建筑玻璃基础知识

 

玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石等为主要原料在高温下熔融、成型、冷却而成的一种透明的、脆硬性的固体材料。

 

在生产过程中，常加入适当辅料或经过某些特殊工艺处理以得到特殊的玻璃制品。根据化学组成，玻璃分为钠玻璃、钾玻璃、铝镁玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃、石英（硅石）玻璃。

 

在建筑中，使用最为广泛的为钠玻璃类的普通浮法生产的平板玻璃，常作为门窗玻璃以及各种深加工玻璃的基本材料。普通玻璃（特别是不易积灰积水的垂直面安装的玻璃，不包括玻璃上的镀膜层等）基本不受自然气候的腐蚀，理论上耐久年限超过100年，欧洲很多古典建筑上的玻璃至今还完好如初。

 

玻璃的发源地以及产生时间已经很难考证了，一般认为可以追溯至公元前5世纪。玻璃在建筑中的应用则可追溯至古罗马时期的庞贝古城。

 

20世纪初，美国人科尔本（Colburn）发明了水平法拉延平板玻璃工艺，比利时人依玛尔·夫考特（Emile Fourcault）发明了垂直法拉延平板玻璃工艺，真正意义上的玻璃机器化生产开始形成，这种工艺至今仍有极少数厂商使用。具有划时代意义的现代玻璃生产技术——浮法玻璃工艺于20世纪50年代由英国人皮尔金顿（Alastair Pilkington）发明，这使得生产大面积高质量的平板玻璃成为可能。浮法玻璃工艺至今为止仍然是运用最为广泛的玻璃生产工艺。

 

玻璃最显著的特征之一是其透光性，这对于建筑来说显得尤其重要。在使用玻璃作为窗户材料以前，人们只能采用不透光的木板、有一定透光性的风干了的动物皮囊、帆布、纸张等作为遮蔽窗洞的主要材料，这些材料的透光性、防风、防雨水、保温隔热、耐久性等性能自然受到很大的制约。

 

在西方早期古典建筑中，由于玻璃加工的难度及价格的昂贵，玻璃的应用仅限于某些特殊类型的建筑如教堂、修道院等。随着19世纪玻璃生产技术的重大进步，玻璃开始大量进入建筑领域，1850~1851年建成的英国水晶宫标志着玻璃生产已进入大规模工业化生产时期。

 

20世纪，建筑进入现代主义时期，在现代建筑中，结构体系的发展将墙体解脱出来，同时玻璃制造业的发展为玻璃大面积的应用创造了必要的条件。玻璃由于其透光性、平整性等诸多特点，较为理想的实现了建筑师打破传统砖石建筑封闭形象的梦想，它一直作为体现现代建筑精髓的材料之一受到建筑师的特殊偏爱，玻璃在建筑中的应用也进入了鼎盛阶段。格罗皮乌斯1911~1925年设计建造的德国法古斯工厂、密斯·凡德罗1929年设计的巴塞罗那世界博览会德国馆以及1946~1951年设计建造的范斯沃斯住宅都已经将玻璃的运用推向了极致。20世纪后半叶也是摩天楼大发展的时代，玻璃幕墙应运而生，至此，玻璃在建筑中的运用进入了一个全新高速发展的时期。菲利普·约翰逊设计的水晶教堂、西萨·佩里设计的太平洋设计中心、贝聿铭设计的巴黎罗浮宫玻璃金字塔都是我们耳熟能详的具有代表性的体现玻璃特点的建筑。

 

在我国，玻璃应用的历史较短，甚至直至新中国成立后玻璃仍属于价格较高的建筑材料。我国传统的古建筑中常采用糊上窗户纸的镂空木质窗隔扇作为采光的构件。为防止雨水侵蚀，常设檐廊；为防止强度较低的纸张被风吹裂，常控制窗隔扇镂空部分的单元面积。这些被动措施客观上也形成了传统建筑的特色。

 

发展到今天，玻璃生产及深加工技术的发展，为玻璃的应用提供了更多可能性，当代的建筑师已在传统的玻璃应用基础上将玻璃的应用推向了另一个高潮。玻璃的运用也从早期的以采光通风为主要目的的窗户、幕墙等拓宽到内外墙装饰、屋顶、地板等部位甚至成为结构材料，玻璃也从追求透光可视的纯功能材料发展为无所不能的内外装饰材料。