中國幕墻網(wǎng) 2016年會論文集系列 未盡許可不得轉(zhuǎn)載 違者必究
建筑是文化與實用需求的有效結(jié)合，這種需求要求把不同建筑材料以某種形式組合起來。在二十世紀上半葉，玻璃在其發(fā)展的最高水平階段顯示出了其存在的重要意義------大量而且廣泛的應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域，催生了玻璃幕墻的產(chǎn)生。玻璃幕墻的產(chǎn)生與發(fā)展，是適應(yīng)人類實用需求的產(chǎn)物，從而帶動了建筑科技與技術(shù)的進步，導致了建筑材料的飛躍發(fā)展。
在闡述玻璃幕墻的起源與發(fā)展前，首先應(yīng)明確建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）與玻璃幕墻的概念，依據(jù)《建筑幕墻(GB/T21086-2007)》的定義，建筑幕墻是由面板與支承結(jié)構(gòu)（詞條“支承結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）體系(支承裝置與支承結(jié)構(gòu))組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外維護墻。玻璃幕墻為面板材料是玻璃的建筑幕墻。由此，必須具備以下特征才能稱之為玻璃幕墻：
a.具有玻璃面板和支承玻璃面板的結(jié)構(gòu)體系(支承裝置與支承結(jié)構(gòu));
b.相對與主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力;
c.不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用。
1.玻璃幕墻的起源與發(fā)展
玻璃幕墻的發(fā)展是隨著建筑工程技術(shù)的不斷發(fā)展和進步而產(chǎn)生的，最主要的原因是高層建筑技術(shù)的發(fā)展和人民對生活的美好追求。玻璃制造技術(shù)的不斷進步，促進了建筑玻璃向前發(fā)展并形成了多個發(fā)展的重要時期，這些重要時期以玻璃制造技術(shù)的巨大進步和偉大建筑的出現(xiàn)為代表。
玻璃幕墻的發(fā)展路徑與軌跡為：人類活動早期住宅的窗、哥特式教堂建筑時期及其后繼時期、植物花園溫室及商業(yè)街廊、工業(yè)建筑（詞條“工業(yè)建筑”由行業(yè)大百科提供）的啟蒙式應(yīng)用、辦公及寫字樓大面積的普及。
點支式玻璃幕墻的發(fā)展是隨著玻璃生產(chǎn)與加工工藝不斷提高與改善和建筑玻璃與玻璃結(jié)構(gòu)的發(fā)展與進步而產(chǎn)生的。它的發(fā)展路徑與軌跡為：全玻璃櫥窗、落地式玻璃肋全玻璃幕墻、點支式玻璃幕墻、索結(jié)構(gòu)幕墻等各種新型點支式玻璃幕墻形式。
玻璃幕墻最早起源于美國，點支式玻璃幕墻最早起源于歐洲。
2.玻璃起源及制造技術(shù)發(fā)展階段
在人類懂得建筑之后的幾千年里，不得不努力滿足互相矛盾的兩個建筑需求：一方面為了滿足遮風擋雨、免受侵襲、提供私人空間的要求，要建造密封式的建筑;而另一方面，為了照明以及滿足視覺上要求，要把光線引入室內(nèi)。如今人們對建筑的需求及自有的溝通欲望在這里匯合了，玻璃以其獨特的方式融入到建筑歷史當中并且形成了自己的歷史。
2.1玻璃起源
迄今為止，我們?nèi)匀粺o法確定世界上第一塊玻璃發(fā)明的具體時間和地點。一般認為，玻璃誕生于大約5000年前的美索不達米亞平原，隨后經(jīng)過阿拉伯傳播到了世界各地。
公元前5世紀，在美索不達米亞(Mesopotamia)地區(qū)(對幼發(fā)拉底河和底格里斯河兩河流域的稱謂，意為兩條河之間的地方，大體位于現(xiàn)今的伊拉克)，已經(jīng)可以找到玻璃存在的證據(jù)。公元前4世紀，在埃及法老陵墓打開時發(fā)現(xiàn)了公元前3500年前左右的綠瑩瑩的玻璃念珠，這標志著玻璃制造技術(shù)的開端。到公元前1500年，壓制和模制的玻璃器皿在埃及已經(jīng)相當普遍，并且玻璃制造技術(shù)已經(jīng)傳播到現(xiàn)代威尼斯和奧地利的霍爾。
2.2玻璃制造技術(shù)發(fā)展階段
2.2.1早期階段
敘利亞人對玻璃制造技術(shù)發(fā)展的影響不能被低估。早在公元前200年左右，西頓(Sidon)的敘利亞工匠們發(fā)明了用鐵管吹制玻璃的技術(shù)，使生產(chǎn)各種不同形狀的薄壁容器成為可能，這就是玻璃制造技術(shù)早期發(fā)展階段---吹制技術(shù)(圖1)：玻璃吹制工在長度為1.5m左右的空心鐵棒桿子未端蘸取玻璃液，然后把它吹成一個薄壁容器。相較于之前的鑄制拉延法，玻璃在厚度、透光上都有顯著的進步。
公元8世紀，敘利亞的旋轉(zhuǎn)制盤術(shù)被證明對北方玻璃制造業(yè)的發(fā)展起過極其重要的作用。在公元1000年左右，威尼斯人已經(jīng)會用旋轉(zhuǎn)法制作厚薄不均的平板玻璃，北歐的制作者們將吹制法和旋轉(zhuǎn)法這兩種技術(shù)完美的加以統(tǒng)一，建立了相當規(guī)模的玻璃工業(yè)，這一創(chuàng)造迎來了哥特式建筑時代。
2.2.2工業(yè)化時期
十九世紀，在工業(yè)化時期的歐洲，玻璃生產(chǎn)在所有領(lǐng)域都取得了重要進步：
a.1839年錢斯(Chance)兄弟成功改進了吹制圓柱玻璃的切割、打磨和拋光，同時改進了表面拋光工藝，降低了玻璃斷裂度，提高了生產(chǎn)效率，才能在1850～1851年短短幾個月為英國水晶宮(Crystal Palace)的建造提供大量平板玻璃;
b.1856年弗雷德里克·西門子(Friedrich Siemens)改進了熔爐專利，使操作流程更加合理及燃料減半，玻璃價格大幅下降;
c.19世紀末20世紀初，美國約翰·H·呂貝爾斯(John·H·Lubbers)研究出一種機械工藝，將吹制和拉延兩種方法結(jié)合起來，能生產(chǎn)出12米長,直徑800mm的玻璃。
2.2.3二十世紀
1902年埃米爾·弗克(Emile Fourcault)成功發(fā)明了將玻璃熔融物直接拉延的工藝(垂直法)，出現(xiàn)了機器生產(chǎn)光亮的玻璃板;
1906年利比·歐文斯(Libbey Owens)發(fā)明了水平法玻璃生產(chǎn)工藝：緩慢地用一個拋光的鎳合金輥軸把玻璃熔液牽引成一個水平的平面，在一個60米長的冷卻槽內(nèi)冷卻至手能觸及的溫度，然后按尺寸切割。這為拉伸法浮法玻璃的生產(chǎn)提供了重要的理論和實踐基礎(chǔ)。
玻璃在建筑中得到大量的應(yīng)用，與20世紀中葉兩個基本前提有密切關(guān)系：
前提一：法國圣戈班(Saint-Gobain)公司利用愛德華·貝內(nèi)迪克特斯(Edward Benediktys)于1909年獲得的專利制造夾膠玻璃;以及從1929年就開始實踐的，利用預壓玻璃方法形成堅韌的安全玻璃。
前提二：1955年阿拉斯泰爾·皮爾金頓(Alastair Pikington)爵士發(fā)明了浮法工藝：利用熔融玻璃液漂浮在錫液表面上形成平整的玻璃板。這種方法對制造優(yōu)質(zhì)大規(guī)格玻璃是革命性的。
3.玻璃應(yīng)用建筑的重要發(fā)展階段
考古發(fā)現(xiàn)，在羅馬時代的龐培(Pompei)和赫庫蘭尼姆(Herculaneum)兩地的別墅和公共浴室，首次將玻璃應(yīng)用到建筑的圍護結(jié)構(gòu)中。這些玻璃面板有些無框，有些放置在鋼框或木框里，規(guī)格大致為300mm×500mm，厚度在30～60mm之間。這些窗戶用玻璃面板采用鑄制拉延法生產(chǎn)：將粘稠的玻璃液先潑到裝有沙子的框架桌面上，然后用鐵鉤拉延伸展。
3.1哥特式建筑時期
北歐哥特式建筑時期是第一個真正意義上的玻璃建筑時代，最明顯的建筑風格就是高聳入云的尖頂及窗戶上巨大斑斕的玻璃畫，基督大教堂是哥特式建筑的代表(圖2)。哥特式建筑都具有較為統(tǒng)一的基本特征：石頭框架、扶壁、拱頂和彩色玻璃（詞條“彩色玻璃”由行業(yè)大百科提供）。在哥特式建筑中，石頭框架只存在壓力，材料受拉情況很少出現(xiàn);拱頂和扶壁帶給人們對于環(huán)形空間的全新感受;巨大的玻璃窗子全是裝配而成的，小塊的玻璃靠金屬制成的框格將他們組合在一起，形成一面彩色玻璃墻。陽光透過窗戶的彩色玻璃射入屋內(nèi)，顯得神圣而美麗，玻璃窗成為內(nèi)部與外部、上帝與人的過濾器。花窗玻璃造就了教堂內(nèi)部神秘燦爛的景象，從而改變了建筑因采光不足而沉悶壓抑的感覺，并表達了人們向往天國的內(nèi)心理想。
3.3巴洛克式建筑時期
巴洛克式建筑所關(guān)注的是空間的韻律和生動的畫面并可將其擴展至無限，光在這方面起了一個十分特殊的作用(圖4)。透過寬敞的窗戶和門的開口進入的明亮太陽光取代了哥特式教堂內(nèi)分散的神秘光源(圖5)，光不但產(chǎn)生空間，還成為取消空間界限的手段�？臻g失去了它的物質(zhì)特征：取消了空間的限制，用于分隔內(nèi)部與外部厚重墻壁消失在背景中，墻壁變成了大的連續(xù)的金屬框架，使建筑物與自然、內(nèi)部與外部融為一體。這些結(jié)果表明巴洛克式建筑將會獲得越來越重大的意義，開放式建筑的日益增加的趨勢會導致對玻璃的巨大需求必然會促進玻璃制造技術(shù)的進步。
值得特別說明的是，在英國都鐸建筑時期，建筑師羅伯特·史密斯松設(shè)計的哈德維克辦公廳(圖6)和沃克索普宅邸建筑(圖7)，是首個“玻璃比墻還多的建筑”：建筑立面上布置了比率極高的窗子，主立面大部分都是巨大的玻璃窗組成，巨大的玻璃窗被輕便的石頭窗欞分成若干塊。玻璃窗外形既有平面的也有曲面的，而且大部分玻璃窗并沒有可見的支撐構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）。
3.3溫室建筑時期
溫室建筑的發(fā)展從16世紀末延續(xù)到19世紀中葉，在建筑發(fā)展的歷史中占據(jù)著重要地位，它沒有任何希臘式建筑或者哥特式建筑的痕跡。勞頓(Lawton)在1832年出版的《村舍、農(nóng)莊和別墅建筑百科全書》對溫室建筑設(shè)計原理的關(guān)鍵內(nèi)容作了如下描述：溫室上除了普通的熟鐵窗格條以外，沒有任何其它的主、次梁來加固屋頂，在安裝玻璃以前，一絲微風都會整個結(jié)構(gòu)從頭到腳的晃動起來，一旦裝上了玻璃，整個建筑就會變得足夠堅固了。由此看出：看似易碎的透明玻璃面板實際上重要的受力原件，它加強了整個結(jié)構(gòu)的剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）和穩(wěn)定性（詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供）。
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