淺析建筑幕墻玻璃的選用

文/葉早明 趙金

玻璃幕墻具有獨特的采光通透性能，在陽光的映照下能呈現出一種前所未有的視覺效果，是當代建筑最為青睞的建筑形式之一。在中國玻璃幕墻經過了三十多年強勁的發展，積累了很多成熟經驗，關于玻璃的事故仍然屢屢發生，針對中國玻璃幕墻發展狀況，對玻璃幕墻主要材料玻璃的選用進行一些探討。

建筑師關注的問題不僅是建筑立面的新穎、美觀，更加要注意建筑的使用功能、造價、環境、能耗、施工等多種因素。而玻璃幕墻設計及施工的關鍵是如何優選玻璃，它不但決定著工程是否安全、節能，而且關乎整個工程的外觀、總造價、使用性能等。玻璃幕墻的安全性、節能特性無疑是影響建筑幕墻玻璃選用的關鍵因素。毫無疑問安全是排第一位，但是節能則是影響建筑成本的第一要素。合理地選用玻璃面板至關重要，只有巧妙地、合理地發揮玻璃材料的特性，才能產生最佳的效果。

1.玻璃幕墻的安全性能

玻璃是一種非彈性的高脆性材料，在其表面存在大量微裂紋，其強度分布不均勻，對表層及邊緣局部應力敏感。當受到溫度應力影響，或者遭受到超強外部沖擊時，極易破碎，存在一定的風險。

玻璃品種很多，如鋼化玻璃、普通玻璃、夾層玻璃、中空玻璃及其組合產品等，那么哪些屬于安全玻璃呢?《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003 規定“框支承玻璃幕墻宜采用安全玻璃；點支承玻璃幕墻的面板應采用鋼化玻璃；安全玻璃一般指鋼化玻璃和夾層玻璃；夾層玻璃是不飛散玻璃，可對人流起到保護作用，宜優先采用”。

2013 年7 月9 日，上海市楊浦區長陽路大連路口，某大樓的一塊玻璃幕墻突然發生爆裂，掉落的玻璃碎渣砸中一名路人，導致其頭部受傷。

2013 年7 月4 日，一陣大風吹過，北京中關村e 世界A 座原本就破損的玻璃幕墻掉落下大量碎玻璃碴，這陣“玻璃雨”不僅將停放在樓下的幾輛汽車劃傷，還險些傷到行人。

2013 年6 月19 日，宜春市一超市進出口上方的觀光電梯外墻弧形玻璃突然爆裂，碎玻璃從9 樓落下，無人員傷亡。

這幾起玻璃幕墻的事故，其原因是鋼化玻璃的自爆。當鋼化玻璃達到一定高度后，自爆后的玻璃碎片如同冰雹一般砸向樓底，從而產生人身傷害和財產損失，在高層建筑幕墻上無情的否定了“鋼化玻璃是安全”的觀點。自爆是鋼化玻璃的固有特性，即使經過多次處理，鋼化玻璃最低自爆率也達到1‰，這是材料本身的特性。決不能允許讓這種“懸頂之劍”高掛在幕墻上。各地對安全玻璃的選用有了進一步的規定和要求：上海市《建筑幕墻工程技術規范》DGJ08-56-2012 規定框支承玻璃幕墻的面板可采用夾層玻璃、鋼化玻璃或半鋼化玻璃；點支承玻璃幕墻的面板應采用夾層玻璃或鋼化玻璃；由玻璃肋支承的全玻璃幕墻，玻璃肋宜采用夾層玻璃或夾層鋼化玻璃；索網結構玻璃幕墻可采用夾層玻璃；上海市人民政府令77 號更給出了需要在二層以上安裝幕墻玻璃的，應當采用安全夾層玻璃或者其他具有防墜落性能的玻璃的范圍。

所以，應合情合理地使用“安全玻璃”，即在使用時對于不同部位應有不同處置，如底層外片可采用鋼化玻璃，二層及以上外層采用夾層玻璃，挑空較高的大堂可考慮采用雙夾膠玻璃等。同時，應注意到PVB膠片在高溫狀態下會失去效力，故應具備有效的防脫落措施，以確保使用時的安全。

2.玻璃幕墻的節能性能

現代建筑為了達到更為通透的外立面效果，往往大面積的面板選用玻璃，平均玻墻比為0.68，有的建筑更高達0.80。玻璃幕墻作為一種外圍護結構，其熱工性能直接決定了建筑能源。許多現代建筑為了提供更易于人交流的場所及追求向室外敞開效果，主體結構往往設計有超大空間的邊庭。這種空間結構熱氣流一旦處理排放不當，室內熱環境會相當惡劣，建筑能耗將會很大。

熱傳遞有三種方式：傳遞、對流、熱輻射。當熱能到達玻璃面板上時，一部分被反射出去，一部分會產生透射，還有一種以二次熱輻射的方式通向室內。中國大多數地區地處夏熱冬冷地區，以上海為例，夏季太陽輻射熱強烈，日照度高達3916W/m2，夏天室外溫度最高38.9℃，平均達36.6℃。根據《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93 非通風圍護結構內表面結構內表面最高溫度的計算，玻璃內表面溫度估算達35.7℃。普通透明中空玻璃投射比高，不僅大量可見光能通過，而且太陽光中的紅外線也隨之而來，無法有效的阻擋熱量的傳播。熱反射中空玻璃，對可見光的反射性高，對遠紅外線的作用不大。中空LOW-E 玻璃可以有效的降低遮陽系數，改善玻璃的節能效果，但對遠、近紅外的反射效果，尚有疑惑，且其耐久性尚缺數據支撐。

建筑外圍護系統的節能，應保證“以人為本”，即人體在室內應有的熱舒適性，這主要取決于人體與外界熱交換是否平衡。控制好室內外墻面的溫度，減少該溫度與室內舒適性所規定的溫度差、與人體表皮溫度差、與節能指標所規定的室內平均氣溫差，才是建筑節能、幕墻節能的實際意義所在。

3.玻璃幕墻的隔聲性能

現代玻璃幕墻旨在為人們的工作及生活創建一個安靜和諧的環境，即要求具備隔聲降噪的作用。

玻璃是一種剛性材料，當聲波投射在玻璃幕墻上時，除發生部分反射現象外，將使玻璃產生受迫振動，同時又引起內側空氣做出同樣的振動，這樣部分聲音就穿透了進去。薄而輕的幕墻比厚而重的幕墻在聲波的作用下，更容易產生振動而且振幅更大。即可以說隨著玻璃厚度的增加，隔聲性能將加強，也就是說能更有效的減少聲波的傳遞。但是實驗結果表明，玻璃越厚，其強度越低，所以不能片面的追求玻璃的厚度。中空玻璃聲波入射到第一層玻璃上的時候，玻璃就產生“薄膜”振動，這個振動作用在空氣層上，被封閉的空氣層是有彈性的，由于空氣層的彈性作用將使振動衰減，然后再傳遞給第二層玻璃，于是總的隔聲量就提高了。即中空玻璃隔聲性能強于在同等厚度單片玻璃。

4.玻璃幕墻的視覺性能

鋼化玻璃由于受熱表面不均勻，在某些特殊的自然光線下，能夠看見玻璃表面存在明暗相間的條紋，稱為應力斑。這會使幕墻產生影像扭曲變形，使外觀視覺效果大打折扣。而半鋼化玻璃依然保持平滑性，沒有畸變，不產生光學變形，從而使幕墻玻璃平滑如鏡。

5.玻璃幕墻的經濟性能

玻璃幕墻的類型直接確定玻璃幕墻的造價，明框、隱框、半隱、框玻璃幕墻使用的主要材料有鋁合金型材、玻璃、結構膠、耐候膠、五金件等，其中影響造價較大的是前四種。玻璃的品種規格對造價的影響最大，因為玻璃費用一般占幕墻單價的20～50%。幕墻玻璃的大小分格，會直接影響使用玻璃的厚度。當選用合理的幕墻系統后，應合理的分格玻璃大小。玻璃幕墻的立面分格宜與室內空間組合相適應，不宜妨礙室內功能和視覺。過大的面板分格不一定能滿足強度及剛度的要求，同樣也會增加工程的造價。應盡量減小其厚度，可降低幕墻重量，減少工程造價。在滿足建筑效果的基礎上，同時也要兼顧玻璃面板的承壓能力。在確定玻璃板塊尺寸時，應有效提高玻璃原片的利用率，同時適應鋼化、鍍膜、夾層等生產設備的加工能力。

玻璃的選擇不應簡單為品種的選擇，而應列出樣品的性能指標做出數據矩陣，根據設計目標優先順序來選擇。不應僅根據經驗，而應根據計算得出結果；也不應僅針對某一個指標而應是綜合多個指標而定；按照設計目標選擇的優先順序，且設計目標是可以調整變動的。

6.結語

通過以上各方面探討分析，幕墻主要材料玻璃由其自身的材料特性，如何應用好其特性揚長避短，把玻璃優勢發揮出來，把玻璃存在的安全隱患消除，讓玻璃幕墻走可持續發展道路。使人們能安全、安心、安逸的享受玻璃帶給我們的通透的、整潔、現代化的外部裝飾。