何媛媛

摘 要： 當(dāng)今，工業(yè)化的發(fā)展所帶來(lái)環(huán)境日趨惡化的現(xiàn)象已成為影響人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。玻璃幕墻作為主要的建筑材料也順應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的需要產(chǎn)生了新的構(gòu)造和材料技術(shù)。本文從室內(nèi)溫度、通風(fēng)效果、隔音、安全性和美化空間五個(gè)方面研究玻璃幕墻的功能性，由此明確了玻璃幕墻在建筑節(jié)能、材料的可循環(huán)使用以及人性化技術(shù)思想幾個(gè)方面的當(dāng)代價(jià)值，并透過(guò)材料和技術(shù)的價(jià)值體現(xiàn)其社會(huì)的價(jià)值觀。因此，玻璃幕墻的研究對(duì)于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有時(shí)代的意義和價(jià)值。

關(guān) 鍵 詞：玻璃幕墻 綠色建筑 功能性 價(jià)值

引 言

玻璃的出現(xiàn)開創(chuàng)了建筑歷史上的新紀(jì)元，并喚醒了設(shè)計(jì)師在建筑形式上新的探索。從古羅馬時(shí)期的玻璃窗到目前玻璃幕墻的大范圍使用，玻璃已成為建筑中不可缺少的設(shè)計(jì)元素，它將每一座建筑都妝點(diǎn)成都市中“凝固的音樂作品”。然而，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，綠色建筑的設(shè)計(jì)理念因可持續(xù)發(fā)展思想的成熟而成為引導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。綠色建筑提倡建筑在全生命周期內(nèi)，通過(guò)節(jié)約能源及資源的方式最大限度地減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)荷，以人、自然和環(huán)境的和諧發(fā)展為目標(biāo)，為人們提供安全、健康、舒適的良好生活空間。因此，玻璃幕墻必須依托現(xiàn)代工藝和技術(shù)改善其材料特性所引發(fā)的光污染、高能耗、隔熱性差等弊端，來(lái)適合社會(huì)的變革和自然的變遷。因此，如何將玻璃幕墻的功能性在綠色建筑中釋放出它的能量，并使玻璃幕墻在當(dāng)代社會(huì)中體現(xiàn)出綠色建筑的價(jià)值，將成為本文所探索和研究的重要問題。

一、 玻璃幕墻的概述

1.玻璃幕墻的概念及分類

玻璃幕墻，是指由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成的、可相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾結(jié)構(gòu)。玻璃幕墻一般分為明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻。明框玻璃幕墻是金屬框架構(gòu)件顯露在外表面的玻璃幕墻。而隱框玻璃幕墻的金屬框隱蔽在玻璃的背面，從室外并不能看見金屬框結(jié)構(gòu)。明框玻璃幕墻是最傳統(tǒng)的形式，應(yīng)用最為廣泛，工作性能可靠。相對(duì)于隱框玻璃幕墻，更易滿足施工技術(shù)水平要求。

2.玻璃幕墻在現(xiàn)代建筑中的雙重性

玻璃幕墻作為建筑外圍結(jié)構(gòu)的重要組成部分見證了從傳統(tǒng)到現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)形式的演變。就材料自身而言，玻璃的材料的透光性和反射性從知覺和表象重新構(gòu)筑了建筑賦有靈動(dòng)性的空間形式，為空間的視覺呈現(xiàn)增添了一份活力和趣味性。然而，伴隨綠色建筑對(duì)建筑節(jié)能的要求，玻璃幕墻在建筑中的使用也必然存在一些弊端，夏季的炎熱高溫使太陽(yáng)的熱輻射穿過(guò)玻璃，大幅度提升了室內(nèi)溫度，造成了人們對(duì)空調(diào)設(shè)備的依賴；冬季，單薄的玻璃幕墻也會(huì)導(dǎo)致熱損失。目前，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐步解決了玻璃材料的弊端，使玻璃幕墻逐漸成為兼顧功能和審美的綠色建筑材料。

3.玻璃幕墻的技術(shù)革新

伴隨著人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注，玻璃幕墻也在不斷探索和尋求新的技術(shù)方式解決材料自身存在的問題，從而拓展玻璃在建筑中的使用范圍。其技術(shù)革新主要是通過(guò)改變制作工藝和結(jié)構(gòu)的方式提高玻璃的熱阻力，增強(qiáng)其牢固性和隔音功效。另外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促使玻璃幕墻向智能化方向發(fā)展，從而更好地滿足人們對(duì)空氣、溫度和光線的需求。總之，玻璃幕墻的技術(shù)革新是綠色建筑思想與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的集成，它的發(fā)展為綠色建筑的結(jié)構(gòu)形式和藝術(shù)審美開辟了新的道路。

二、 玻璃幕墻在綠色建筑中的功能性研究

1.營(yíng)造舒適的室內(nèi)溫度

人類對(duì)于環(huán)境的破壞造成全球的溫度日益升高。因此，現(xiàn)代建筑立面追求最大透明度的審美觀念使得建筑設(shè)計(jì)師必須考慮建筑的熱工能性和遮陽(yáng)能力，以此減少玻璃材料的“光污染”所造成的環(huán)境危害。玻璃幕墻通過(guò)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步減少了人們對(duì)于供暖或者降溫設(shè)施的需求，從而降低了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)投入，使人們充分感受到了科學(xué)技術(shù)對(duì)人類生活的改善。

（1）減少陽(yáng)光的熱輻射

熱輻射的增強(qiáng)使室內(nèi)溫度在炎熱的氣候條件下不斷升高，玻璃幕墻采用了多種技術(shù)手段防止大量的陽(yáng)光輻射進(jìn)入內(nèi)部。常見的方式是在玻璃表面鍍膜或者著色，鍍膜來(lái)控制光照的效果可以保證玻璃所有區(qū)域的透明度，能量也會(huì)隨著吸收和反射的增加而減弱。另外，也可以通過(guò)在玻璃中添加彩色箔片或者給玻璃上釉的技術(shù)方式改變玻璃的顏色，這種方式以改變室內(nèi)光照的色調(diào)，調(diào)節(jié)熱輻射的強(qiáng)度，使室內(nèi)的光線充滿了夢(mèng)幻的感受。同時(shí)，繽紛的色彩也為建筑披上了一層時(shí)尚燦爛的外衣。

除此之外，還有一些玻璃是通過(guò)絲網(wǎng)印刷的辦法在玻璃表面形成不透明的文字或圖案來(lái)降低輻射率，與此同時(shí)也增加了裝飾的效果。除了改變玻璃的性能條件來(lái)降低輻射之外，人們也可以采用一些遮陽(yáng)設(shè)備作為玻璃的外部構(gòu)件，這種方式可以根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)室內(nèi)的光照面積。總體來(lái)講，多種解決玻璃輻射率的辦法為建筑設(shè)計(jì)師追求形式的美感與功能美的過(guò)程中提供了選擇。

（2）保持室內(nèi)溫度

玻璃幕墻除了降低熱輻射的功能外，同樣也可以在外界溫度較低的時(shí)候減少室內(nèi)的熱量損失以降低相關(guān)的供暖能源的需求。玻璃幕墻可以通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)阻止冷空氣的傳播，例如真空玻璃就是將兩片玻璃四周密封，之間形成0.1～0.2毫米的薄真空層。傳熱系數(shù) K 值可以低至 0.6W/（m2K）以下，兩塊相連接的玻璃在大氣壓的作用下形成一個(gè)整體，當(dāng)室外溫度較低時(shí)可以抵御嚴(yán)寒（見圖2-1）?？梢钥闯?，玻璃幕墻如同建筑的保護(hù)傘，不僅保持了建筑外觀的清透感，而且為室內(nèi)營(yíng)造了溫暖的工作和生活環(huán)境。

2.創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件

目前，空氣污染嚴(yán)重威脅到了人的身體健康，破換了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和人類正常的生活。室內(nèi)通風(fēng)設(shè)施的完善是提高環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。玻璃幕墻通過(guò)降低空氣中灰塵含量的方式為人們提供了健康的生活環(huán)境。

人們對(duì)室內(nèi)空氣的要求不僅僅停留在溫度和濕度的層面上，對(duì)空氣質(zhì)量的要求也具備一定標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)的迅猛發(fā)展造成環(huán)境質(zhì)量日趨下降，大量的汽車以及工廠的出現(xiàn)使空氣中充滿了一氧化碳、氮氧化物以及懸浮顆粒等污染物，因此傳統(tǒng)門窗自然通風(fēng)的方式已經(jīng)無(wú)法真正地提高室內(nèi)空氣質(zhì)量。這就需要高科技玻璃幕墻來(lái)解決空氣過(guò)濾的難題。國(guó)家在2002年頒布了《室內(nèi)空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)》，這對(duì)新型的玻璃幕墻設(shè)計(jì)提出具體性的要求，從而更有效地滿足了人們對(duì)新鮮空氣的需求。

外循環(huán)熱通道幕墻仿佛建筑外圍的過(guò)濾器，遵循了因地制宜的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮到了建筑物所處的氣候、環(huán)境以及建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由此來(lái)決定通道空腔的高度與寬度。外層玻璃幕墻上的進(jìn)出風(fēng)口，有效地阻止了室外空氣中的污染物、灰塵或者蚊蟲進(jìn)入室內(nèi)（見圖2-2）。另外，有些中低建筑的熱通道玻璃將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在下沉式地下室內(nèi)，并在其中設(shè)有水幕，它將空氣中的污染物融入水中，使熱通道內(nèi)空氣的有害物質(zhì)低于室外空氣，從根本上凈化了室內(nèi)空氣。

3.建立有效的隔音屏障

產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，因機(jī)械設(shè)備的發(fā)展而產(chǎn)生了超出人類需要的聲音被稱為“噪音”。“噪音污染”已經(jīng)被列為四大環(huán)境污染之一，因此，隔聲功能在目前喧鬧的城市環(huán)境中對(duì)人的健康、建筑結(jié)構(gòu)以及儀器設(shè)備均顯得尤為重要。

長(zhǎng)期的“噪音污染”對(duì)人最直接的危害就是造成聽力損傷，當(dāng)人長(zhǎng)時(shí)間處于聲音較為嘈雜的環(huán)境中時(shí)，雙耳會(huì)有受壓或產(chǎn)生頭痛的感覺，嚴(yán)重的會(huì)引起耳聾的發(fā)生。研究表明，噪音污染是引起老年性耳聾的重要原因。除了對(duì)聽力造成危害以外，當(dāng)噪音超過(guò)140dB時(shí)，對(duì)輕型建筑的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生破壞作用。而當(dāng)噪聲超過(guò)150dB時(shí)，根據(jù)電阻、電容、晶體管等元件儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)與安裝方式會(huì)造成不同程度的損壞。

為了避免周圍噪音對(duì)人類生活環(huán)境的影響，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)需要調(diào)查實(shí)際的噪聲情況，例如聲源的大小、距離和速度等，隔聲構(gòu)件的隔聲質(zhì)量必須與外部的噪聲源相匹配。從而，有針對(duì)性的提高建筑玻璃幕墻的質(zhì)量，質(zhì)量越重，那么隔聲的效果就會(huì)越好，只有這樣才能獲得經(jīng)濟(jì)和功能的最大化。

4.提供安全的居住環(huán)境

伴隨科學(xué)技術(shù)不斷的探索和研究，曾經(jīng)易脆且脆弱的玻璃已經(jīng)變成了出乎常人理解想象的，具備強(qiáng)大承載力的高性能建筑材料，使輕盈的建筑外觀增添了穩(wěn)定和堅(jiān)固的感受。玻璃幕墻的安全性在其強(qiáng)大的承載能力中得到了充分體現(xiàn)。實(shí)際上，由于玻璃沒有固定的熔點(diǎn)，因此，當(dāng)玻璃被加熱并超過(guò)它的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的時(shí)候，它就會(huì)逐步被軟化。之后在冷空氣中進(jìn)行淬火。也可以采用其他形式進(jìn)行冷卻，結(jié)果是玻璃的表面比內(nèi)部冷卻得更快，收縮的更快，這樣就產(chǎn)生了附加的壓應(yīng)力，從而增加了玻璃的抗彎度，在荷載作用下就不容易變形，這樣其牢固性就得到了實(shí)現(xiàn)。另外，玻璃幕墻還可用于建筑外墻防火，應(yīng)用在外部的時(shí)候要保證材料不因吸收外部輻射或受低溫影響而改變性質(zhì)。防火玻璃的一個(gè)關(guān)鍵性因素是防火的持續(xù)時(shí)間，玻璃幕墻的防火等級(jí)的時(shí)間一般分為30、60、90和120分鐘。除了主要的強(qiáng)大承載力和防火功能功能以外，玻璃幕墻還具有防盜、防彈以及報(bào)警功能，可見，玻璃幕墻對(duì)人類的貢獻(xiàn)隨技術(shù)的進(jìn)步不斷增多，為人的日常生活增添了一層保護(hù)的屏障。

5.美化人類的生活空間

玻璃的使用面積從傳統(tǒng)建筑中的門窗發(fā)展到整個(gè)墻體，可見人們的精神意識(shí)中對(duì)外部環(huán)境的好奇，以及對(duì)于光和空氣的渴望。因此，玻璃的通透性是所有的建筑材料無(wú)法取代的重要特征。它顛覆了傳統(tǒng)墻體機(jī)械劃分空間的功能，讓建筑與陽(yáng)光相互交融，賦予了建筑自然的生命力。因此，玻璃幕墻不僅具備了建筑基本的圍護(hù)功能，而且將建筑的美得到了升華。建筑設(shè)計(jì)師伊東豐雄先生所設(shè)計(jì)的日本東京Tama藝術(shù)大學(xué)圖書館巧妙地將玻璃與流動(dòng)的建筑線條相結(jié)合，使圖書館不僅為學(xué)生提供了輕松愉悅的閱讀環(huán)境，而且將建筑的美無(wú)形中傳遞于每個(gè)人的精神世界，改變了傳統(tǒng)四平八穩(wěn)封閉式的建筑觀念，使實(shí)體的建筑變得開放、柔美（見圖2-3）。

玻璃的反射性同樣使原本單一的空間關(guān)系耐人尋味，這要求設(shè)計(jì)師除了對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之外，而且也需要具備對(duì)于光的認(rèn)知和駕馭的能力。鏡面玻璃的反射將空間內(nèi)容進(jìn)行巧妙復(fù)制，從而經(jīng)過(guò)光影的交織使空間面積得以延展。查爾斯·勒·布倫（Charies Le Brun）在凡爾賽宮設(shè)計(jì)的玻璃和鏡子相結(jié)合成為了建筑史設(shè)計(jì)的典范，面向花園的墻面是一扇扇的拱窗鏈接而成，對(duì)面的內(nèi)墻相對(duì)應(yīng)的位置為鏡面，花園中的樹木伴隨陽(yáng)光潑灑在地面上，加之鏡面的反射，使房間內(nèi)外光影交織，從視覺上將室內(nèi)的空間得以無(wú)限延展（見圖2-4）。

可以說(shuō)，玻璃豐富了建筑非物質(zhì)化的語(yǔ)言，使室內(nèi)的環(huán)境因?yàn)闀r(shí)間的不同、玻璃工藝的不同而形成千姿百態(tài)的光影變幻，進(jìn)而為空間增添了一份活力和趣味性。

三、玻璃幕墻在綠色建筑的當(dāng)代價(jià)值

1.從建筑節(jié)能看玻璃幕墻的當(dāng)代價(jià)值

各種新型玻璃幕墻迅猛發(fā)展與社會(huì)的發(fā)展、環(huán)境特征的變化以及人的思想意識(shí)的進(jìn)步有著密切的聯(lián)系。玻璃幕墻作為當(dāng)今時(shí)代不可缺少的建筑材料通過(guò)改善其結(jié)構(gòu)、材料或結(jié)合高新技術(shù)手段來(lái)節(jié)約風(fēng)能、太陽(yáng)能和電力等不可再生資源的使用量。

據(jù)調(diào)查，建筑照明的能耗占總建筑能耗的30%～40%，因此，玻璃幕墻通過(guò)合理地設(shè)計(jì)和有效利用采光面積很大程度上節(jié)約了照明能耗。另外，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)來(lái)控制室內(nèi)的溫度、濕度和通風(fēng)的幕墻技術(shù)，其建筑能耗相對(duì)于傳統(tǒng)幕墻節(jié)約了30%。由此看出，高科技玻璃幕墻的發(fā)展減少了人們對(duì)于供暖或者降溫能源的需求，建筑能耗的降低不僅降低了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)投入，更對(duì)人類和環(huán)境的健康發(fā)展有著重要意義。

2.玻璃幕墻材料的可循環(huán)再利用性

據(jù)統(tǒng)計(jì)，每平方米幕墻使用玻璃約40g，鋁合金材料約2000噸，假設(shè)一個(gè)10m2的高層玻璃幕墻，將會(huì)使用近4000噸玻璃和2000噸鋁合金材料?？梢?，鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金、玻璃等建筑材料在現(xiàn)代建筑中占有大量的比重。這些建筑材料形成了現(xiàn)代建筑點(diǎn)狀和線狀的構(gòu)成形式，體現(xiàn)出現(xiàn)代建筑簡(jiǎn)潔、輕盈和流動(dòng)的時(shí)代特征。同樣，鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金、玻璃均屬于可循環(huán)再利用的綠色建筑材料，如果將其進(jìn)行回收再利用就可避免對(duì)不可再生資源的消耗，也符合了綠色建筑對(duì)節(jié)約資源的要求，

3.玻璃幕墻“以人為本”的技術(shù)思想體現(xiàn)

伴隨社會(huì)環(huán)境的不斷變化，“以人為本”的技術(shù)思想不僅需要考慮人的需求和愿望，而且需要思考人與自然的發(fā)展關(guān)系，因此，設(shè)計(jì)堅(jiān)持以“自然為本”是實(shí)現(xiàn)“以人為本”的前提和標(biāo)準(zhǔn)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使玻璃幕墻在人與環(huán)境之間找到了平衡點(diǎn)，它作為由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在體現(xiàn)生態(tài)價(jià)值的基礎(chǔ)上遵循綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)，從室內(nèi)溫度、通風(fēng)、隔音、安全性和美化空間等方面體現(xiàn)出因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展所帶來(lái)對(duì)人的關(guān)懷。因此，玻璃幕墻在滿足了人們現(xiàn)代審美的訴求的基礎(chǔ)上，通過(guò)工藝和技術(shù)的進(jìn)步適合了時(shí)代的發(fā)展和人的功能需求，進(jìn)而體現(xiàn)出玻璃幕墻在現(xiàn)代建筑中“以人為本”的精神和內(nèi)涵。

四、 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步使玻璃幕墻平衡了人類需求與能源之間的關(guān)系，這些新的功能即適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需要，也滿足了人的日常生活需求，為人類創(chuàng)造了安全、舒適的生活環(huán)境。新型玻璃幕墻以材料和技術(shù)的語(yǔ)義詮釋了人、建筑和自然的三者之間的關(guān)系。因此，玻璃幕墻對(duì)于建筑的改變不僅僅停留于外觀造型，它更深層次地體現(xiàn)在它對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。

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