建筑玻璃的选择

aiswuhan

建筑玻璃的选择
罗  忆  刘忠伟
（晶艺特种玻璃工程集团）
摘要
本文从建筑玻璃的安全性、功能性和经济性三方面叙述如何科学、合理地选择建筑玻璃。
关键词：建筑玻璃的选择；安全性；功能性；经济性
CHOICE OF BUILDING GLASS
Ken Y. Luo   Zhongwei Liu
(KING GLASS ENGINEERING GROUP)
Abstract
This paper answers how to choose building glass scientifically
and reasonably according to building glass safety , building glass functions and building glass economy.
    Key words: choice of building glass; safety; properties; economy

1        前言
提起建筑玻璃，一般给人的印象就是遮风、避雨、采光，就是有些建筑师对建筑玻璃也知之甚少。而当遇到选择玻璃时，面对五光十色、功能各异、品种繁多的建筑玻璃，往往不知如何选择。建筑玻璃的选择是一门科学，要在保证建筑玻璃应用的安全性、满足建筑玻璃的功能性基础之上，兼顾建筑玻璃的经济性。只有全面的考虑，做出的选择才是科学合理的。
2        建筑玻璃的安全性
建筑玻璃是典型的脆性材料，极易破坏。其破坏不但导致其建筑功能的丧失，而且可能给人体带来直接的伤害。因此，在选择建筑玻璃时，其安全性是首要因素。建筑玻璃的安全性包含两层含义：其一是建筑玻璃在正常使用条件下不破坏；其二是如果建筑玻璃在正常使用条件下破坏或意外破坏，不对人体造成伤害或将对人体的伤害降低为最小。建筑玻璃的安全性主要表现在它的力学性能，建筑玻璃在使用时要承受各种荷载，如玻璃幕墙、玻璃门、玻璃窗要承受风荷载、自重荷载、日温差作用荷载、年温差作用荷载、地震作用荷载等；玻璃屋顶、玻璃雨棚和斜屋顶窗除要承受风荷载、自重荷载、日温差作用荷载、年温差作用荷载、地震作用荷载外，还要承受雨荷载、雪荷载，玻璃屋顶还要承受维修的活荷载；玻璃楼梯和玻璃地板要承受自重荷载和活荷载；玻璃隔断、落地玻璃窗、玻璃门、玻璃栏河要考虑人体冲击的荷载；水下用玻璃要承受水荷载。建筑玻璃应用不同的建筑部位要承受不同的荷载，在相应的荷载作用下进行玻璃的强度和刚度计算，玻璃幕墙按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102进行计算并要满足其设计要求，其他建筑部位的玻璃按《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113进行计算并要满足其设计要求。玻璃刚度和强度有一项不符合要求，该玻璃都不能选用，有些建筑部位还强调必须使用安全玻璃，即钢化玻璃和夹层玻璃。钢化玻璃破碎时，呈细小的颗粒状，不会给人带来大的伤害；夹层玻璃破坏时，PVB胶片将破碎的玻璃粘在一起，不易伤人，因此这两种玻璃称为安全玻璃。保证安全性是建筑玻璃选择的第一道门槛。
3        建筑玻璃的功能性
传统的建筑玻璃只有三项功能，即遮风、避雨和采光。现代建筑玻璃品种繁多，功能各异。除具有传统的遮风、避雨和采光性能外，还具有透光性、反光性、隔热性、隔声性、防火性、电磁波屏蔽性等。
3.1         透光性
一般说来，玻璃是透明的，玻璃用来采光正是基于它的透明，玻璃的透明是它的传统基本属性之一，也为人们所熟知，这里不予讨论。这里论及的是玻璃的透光性，它与透明性是两个概念，透光不一定透明。
玻璃的透光性具有极好的装饰效果，应用玻璃的透光性，可使室内的光线柔和、恬静、温暖。室内光线过强会刺激人眼，使人躁动不安。应用玻璃的透光性可消除这些不利因素，同时增加建筑的隐蔽性。例如用压花玻璃装饰卫生间的门和窗，不但阻隔了外界的视线，同时也美化了卫生间的环境。用磨砂玻璃作室内隔断，既节省室内空间，又显得富丽堂皇。用透光玻璃装饰的室内过道窗，透出淡淡的纤细柔光，朦胧中充满神秘感。可以说，现代化建筑正在越来越多地运用玻璃的透光性。
3.2         反光性
在建筑上大量应用玻璃的反射性始于热反射镀膜玻璃的产生。人们发明热反射镀膜玻璃的目的之一是为了建筑的节能，是为了降低玻璃的遮阳系数和降低玻璃的热传导系数。发明热反射镀膜玻璃的目的之二是为了美观，因为热反射玻璃有各种颜色，如茶色、银白色、银灰色、绿色、蓝色、金色、黄色等。热反射玻璃不仅有颜色，其反射率也比普通玻璃高，通常为10%—50%之间，因此热反射玻璃可谓是半透明玻璃。如今热发射玻璃大量地应用于建筑，如建筑门、窗，特别是幕墙，可以说，热反射玻璃在幕墙上的应用是玻璃反射性应用的最高境界。它使得一幢幢大厦色彩斑斓，较高的反射率将建筑物对面的街景反射在建筑物上，可谓景中有景。
在应用玻璃的反射性时应限制在合理的范围，不可盲目地追求高反射率。有些玻璃幕墙的反射率非常高，与其周围的建筑和街景及不协调，就是该建筑物本身除了光亮耀眼，其他方面的美感已荡然无存。反射率过高，不仅破坏建筑的美与和谐，而且会造成“光污染”。
3.3隔热性
由于玻璃是绝缘材料，其热阻值为1 ，所以表面看来玻璃的隔热性应当很好。传热有三种形式，热传导、对流和热辐射。由于玻璃是透明材料，因此，三种传热形式都具有，并且玻璃是薄型板材，从这个意义上来说，玻璃的隔热性不好。普通平板玻璃的热传导系数U值高达5.3—6 ，所以门、窗是建筑能耗的主要洞口，玻璃幕墙则更是高能耗。玻璃是透明材料，其热工性能用两个参数来表征，其一是热传导系数U值，其二是遮蔽系数Se。为增加玻璃的隔热性，可选用普通中空玻璃，其热传导系数为3—3.5 ，如果想进一步增加玻璃的隔热性，可选用Low-E中空玻璃，其热传导系数可达小于2 ，遮阳系数可达小于0.2，其隔热性可与普通砖墙比拟。
3.4隔声性
所谓隔声就是用建筑围护结构把声音限制在某一范围内，或者在声波传播的途径上用屏蔽物把它遮挡住一部分，这种做法称之为隔声。隔声一般分为两大类：其一是隔绝空气声，就是用屏蔽物（如门、窗、墙等）隔绝在空气中传播的声音；其二是隔绝楼板撞击声。本文主要是叙述用玻璃隔绝空气声。
普通玻璃的隔声性能比较差，其平均隔声量为25—35dB，中空玻璃由于空气层的作用，其平均隔声量可达45dB。为什么有了空气层隔声量就提高了？这是因为声波入射到第一层玻璃上的时候，玻璃就产生“薄膜”振动，这个振动作用在空气层上，而被封闭的空气层是有弹性的，由于空气层的弹性作用将使振动衰减，然后再传给第二层玻璃，于是总的隔声量就提高了。夹层玻璃的隔声量可达50dB，是玻璃家族中隔声性能最好的玻璃。夹层玻璃由于在两片玻璃之间夹有PVB胶片， PVB胶片是粘弹性材料，消除了两片玻璃之间的声波耦合，极大地提高了玻璃的隔声性能。如果要进一步提高玻璃的隔声性能，可选用夹层中空玻璃，甚至双夹层中空玻璃，如机场候机室、电台或电视台播音室等。
3.5防火性
防火玻璃是指具有透明、能阻挡和控制热辐射、烟雾及火焰，防止火灾蔓延的玻璃。
当它暴露在火焰中时，能成为火焰的屏障，能经受1个半小时左右的负载，这种玻璃的特点是能有效地限制玻璃表面的热传递，并且在受热后变成不透明，能使居民在着火时看不见火焰或感觉不到温度升高及热浪，避免了撒离现场时的惊慌。
防火玻璃还具有一定的抗热冲击强度，而且在800摄氏度左右仍有保护作用。
普通玻璃是不防火的，具有防火性能的玻璃主要有复合防火玻璃、夹丝玻璃和玻璃空心砖等。
复合防火玻璃是在两片玻璃或钢化玻璃之间凝聚一种透明而具有阻燃性能的凝胶，这种凝胶遇到高温时发生分解吸热反应，能吸收大量的热能，变成不透明、有良好隔热作用的玻璃。它能保持在一定的时间内不炸裂，炸裂后碎片不掉落，可隔断火焰，防止火焰蔓延。如果同时向凝胶中添加阻燃剂，在高温下能放出阻燃气体，就会同时具有阻燃和灭火功能；如果在复合层中嵌入铁丝网，则可以提供保温、防止热扩散和防护的多重效果；如果在防火夹层中嵌入热敏传感元件，并与自动报警装置、自动灭火装置串接起来，就可以同时具有报警和灭火功能。
玻璃空心砖是将两块由普通玻璃或彩色玻璃压制成的槽型玻璃，通过胶结或熔结成整体的玻璃制品，具有不燃、透光、绝热、隔音及防火功能，可以用作防火、采光的围护结构。
3.6电磁波屏蔽性
只有金属材料才具有屏蔽电磁波的作用，玻璃是无机非金属材料，因此普通玻璃不具有屏蔽电磁波的功能。只有使其具有金属的性能才能达到屏蔽电磁波的目的。通常采用三种方法，其一是在普通玻璃表面镀透明的导电膜；其二是在夹层玻璃中夹金属丝网；其三是上述两种方法同时采用。
采用在玻璃表面镀制金属或者金属氧化物薄膜来达到电磁屏蔽的目的是比较常用的方法。膜层一般是导体，也可以是半导体，由于膜层材料和厚度的不同，对电磁波屏蔽的波长范围和衰减效果也不同。
在夹层玻璃的两片玻璃之间夹金属丝网，其屏蔽效果更好。丝网的粗细和网眼的大小都对屏蔽波段和衰减效果有明显影响。通常采用银丝或者镀银的丝网，也可以使用不锈钢网。
相对说来，后者的工艺比较复杂，造价也高于前者。如果要求更好的屏蔽效果，一般是把两种技术结合起来使用。
当电磁波穿过电磁屏蔽玻璃时，电磁波被极大地衰减。电磁屏蔽玻璃一般可以做到对于1GHz频率的电磁波衰减30-50 dB，高档产品可以衰减80dB。达到防止内部信息向室外泄漏，同时防止室外信息干扰室内的设备的作用。
电磁屏蔽玻璃主要考虑的是其电磁屏蔽功能，因此其装饰性能是次要的。在大型计算机中心、电视台演播室、工业控制系统、军事单位、外交部门、情报部门等有保密需求的或者防止干扰的场所，都可以使用屏蔽玻璃作为建筑门窗玻璃或者幕墙玻璃。
4.建筑玻璃选择的经济性
并不是安全性越高，功能性越全，因此造价也越高的玻璃才是好玻璃。正确的选择玻璃的方法是：安全性和功能性满足设计要求，同时其造价尽可能地低，经济性好，才是科学、合理的选择。例如8mm厚的钢化玻璃能满足设计要求，就没必要采用10mm厚的钢化玻璃。例如在选择Low-E中空玻璃时，镀膜面位于玻璃组合的第2面或第3面，其热工性能没有显著的差异，但其价格却相差很多。这是因为当镀膜面位于第3面时，即镀膜面在中空玻璃的内片上，中空玻璃内片不承受风荷载，因此较薄，如6mm或8mm厚，市场有商品供应，价格不高。当镀膜面位于第2面时，即镀膜面在中空玻璃的外片上，中空玻璃外片承受风荷载，因此较厚，如10mm或10mm以上，市场没有商品供应，需去生产厂家订制，其价格昂贵。近年来，国家号召建筑节能，因此建筑玻璃选择的经济性应广泛地理解。除考虑建筑的一次造价外，还应当考虑建筑物的运作费用。如选择中空玻璃虽然造价高于单片玻璃，但是其隔热性能优良，减少建筑物的制冷和采暖费用，其综合经济性好。

5.建筑玻璃的选择建议
综上所述，选择建筑玻璃的原则是保证安全性，满足功能性，兼顾经济性。具体到建筑的不同部位有时仅有一种选择，有时会有多种选择，因此要根据建筑玻璃的选择原则，综合分析，做出科学、合理的选择。下表列出了不同建筑部位玻璃的选择建议，仅供参考。


建筑玻璃的选择表
建筑部位


玻璃品种        普通幕墙        点式幕墙        门        窗        屋顶        楼梯与地板        室内隔断        栏河与雨棚        斜屋顶窗        经济性
浮法玻璃         










吸热玻璃         










钢化玻璃         










半钢化玻璃         










普通热弯玻璃         










钢化热弯玻璃         










普通夹层玻璃         










钢化夹层玻璃         










半钢化夹层玻璃         










夹层热弯玻璃         










热反射镀膜夹层玻璃         










普通中空玻璃         










Low-E吸热中空玻璃         










钢化中空玻璃         










热反射镀膜中空玻璃         










夹层中空玻璃         










夹层钢化中空玻璃         










Low-E钢化中空玻璃         










Low-E钢化夹层中空玻璃         










注： ——不适合，价格低； ——适合，价格适中； ——非常适合，价格高。
6.结束语
随着科学技术的不断发展，建筑玻璃的种类和功能不断翻新。但只要抓住建筑玻璃的安全性、功能性和经济性三方面，就能做出科学、合理的选择。
参考文献
1.《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102，中国建筑出版社，1996。
2.《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113，中国建筑出版社，1997。

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