1、 . . 8/8談談建筑玻璃的選用技巧羅振宇1，龍小兵2省電力設計研究院， 510663省電力勘測， 410007摘要：本文對現有各類玻璃品種、特性進行了研究，介紹建筑師如何根據建筑圍護結構以與構件的功能需求選用玻璃的技巧，使其以最優的指標滿足建筑采光、建筑節能、隔聲防噪、防火、結構功能等要求。關鍵詞：玻璃；指標；選用方法Explore the Glass Selection TechniquesLUO Zhen-Yu1, LONG Xiao-Bing21. Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510663, China2.

2、Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007，ChinaAbstract: This paper studies the existing varieties of various types of glass and glass properties. Described how to choosingglass byarchitects. Building envelope according to the functional requirements and component considerations, to opt

3、imally meet targets architectural lighting, energy saving, noise canceling, fire, structure and function requirements.Keywords: glass；index；method of selection引言：玻璃使用在建筑上的主要功能滿足人們的采光、近距離觀察功能的同時又可以遮風擋雨，保溫隔熱、隔噪聲等功能。為要玻璃滿足不同功能要求，人們研發出各類特性的玻璃，下文就簡單介紹一下玻璃的品種和特性。1.玻璃分類與特性在建筑物使用的玻璃按使用功能與特性我認為基本可分為以下三類：結構功能

4、要求的玻璃：作為屋面、樓板、雨篷、欄板使用，需要承受各類荷載作用，滿足結構使用安全、變形的需要，還有些特別用途如防彈、防破壞（文物、貴重金屬展柜）的安全玻璃根據結構和制作特性也可以劃為此類。這類玻璃一般為夾膜（膠）玻璃，通過兩層玻璃夾一層PVB或3層玻璃夾兩層PVB膠片。建筑圍護、遮風擋雨、建筑熱工等功能要求的玻璃：作為滿足圍護結構要求的隔熱、保溫、遮陽功能與技術指標，此類玻璃品種通常有普通單片平板玻璃、中空玻璃、真空玻璃、Low-E低輻射鍍膜玻璃、控制鍍膜玻璃。其它特殊功能要求的玻璃：如建筑裝飾玻璃、防視線干擾玻璃、隔音玻璃、防彈玻璃、防火玻璃等。2.結構用玻璃的種類與技術滿足結構功能玻璃是

5、指玻璃強度滿足結構在正常使用、地震作用等自然災害情況作用下保持完整。這類玻璃通常選用夾膜（膠）玻璃，在結構上的支承方式有點支、邊支方式，邊支承又可以分為四邊支承、三邊支承、對邊支承和懸臂（如全玻璃欄桿）結構。結構用夾膜（層）玻璃一般采用鋼化或半鋼化玻璃，是在兩層或三層玻璃之間夾PVB膠片經加熱加壓而成，而PVB膠片的厚度通常有0.38、0.76、1.52mm。用做夾膜玻璃的常用單片玻璃的厚度有3mm、4mm、5mm、6mm、8mm，對于2夾1的玻璃通常是兩塊等厚且玻璃種類應該一樣，不能一面采用全鋼化而另一面用半鋼化或普通平板玻璃，因為現在的玻璃設計和施工都是按對稱面考慮，否則施工過程容易出現安

6、全事故。用在結構上的夾膜（層）玻璃為什么不采用普通非鋼化平板玻璃呢？主要是強度指標不經濟，通常鋼化玻璃的強度是半鋼化玻璃的1.5倍、是普通玻璃的3倍以上且其韌性較平板玻璃有極大的增強，抗沖擊強度是平板玻璃的45倍，因此結構夾膜玻璃通常采用全鋼化玻璃，具有自重輕、承載力高和耐撞擊特點。3玻夾2膠的玻璃通常是特種結構使用的玻璃，主要用在特大型結構、防撞結構、防彈防爆要求，有專門的計算方法進行設計。夾膠的玻璃用作墻面的玻璃和用作屋面、樓面的玻璃特性和材質可以一樣，但設計采用的強度指標是不同的。玻璃強度指標分為短期荷載作用強度設計值（常用于欄桿、墻面、門窗等）和常期荷載作用強度設計值（常用于樓面、屋面

7、、水下觀賞容器等）。強度指標見下表2-1,表2-2（摘自JGJ ll32009建筑玻璃應用技術規程）表2-1.短期荷載下玻璃強度設計值fg(N/mm)種類厚度（mm）中部強度邊緣強度端面強度平板玻璃5-1228222015-1924191720201614半鋼化玻璃5-1256444015-1948383420403228鋼化玻璃5-1284675915-1972585120594742容來源：摘自JGJ ll32009建筑玻璃應用技術規程表2-2.長期荷載下玻璃強度設計值fg(N/mm)種類厚度（mm）中部強度邊緣強度端面強度平板玻璃5-1297615-1976520654半鋼化玻璃5-12

8、28222015-1924191720201614鋼化玻璃5-1242343015-1936292620302421容來源：摘自JGJ ll32009建筑玻璃應用技術規程墻和屋面的區分界線標準根據行業標準JGJ 102-2003 玻璃幕墻應用技術規程定義有垂直幕墻和傾角在7501150 之間的斜幕墻，與水平面夾角小于750的幕墻應按屋面標準設計（屋面的設計荷載定義、材料強度指標、防雷標做法要求均不同于定義為幕墻的圍護結構），設計人員在工程實踐中（特別是審查幕墻圖紙時）應該注意此類問題。表2-3.幕墻建筑防雷系統常見節點間距（m）建筑物防雷分類屋面接閃器網格尺寸（）立面30m與以上水平接閃帶垂直

9、間距（）等電位連接環垂直間距Dh（）接地線水平間距Dw（）第一類5*5 6*461212建筑每柱或角柱與每隔1柱第二類10*10 12*8-3層18角柱與每隔1柱第三類20*20 24*16-3層25角柱與每隔2柱容來源：摘自JGJ 102-2003 玻璃幕墻應用技術規程滿足結構功能玻璃還應進行均質處理，消除玻璃的應力，當平板玻璃、著色玻璃、鍍膜玻璃、壓花玻璃和夾絲玻璃明框安裝且位于向陽面時應進行熱應力計算（稱為防炸裂設計），驗算溫度應力對玻璃的影響，計算方法詳見建筑玻璃應用技術規程JGJ 113 2009 第6節容，而半鋼化玻璃和鋼化玻璃可不進行熱應力（防炸裂）計算。3.建筑節能方面玻璃的特

10、性指標介紹建筑用玻璃在滿足采光、視線觀賞前提下滿足使用過程的節能特性是玻璃技術研究的核心容。影響建筑節能的指標主要是玻璃的熱阻、遮陽系數、熱反射系數、輻射系數等。3.1普通白玻普通玻璃的傳熱系數指標是固定的，鋼化玻璃與普通玻璃不同，普通平板玻璃是導熱系數=0.76W/（m*k），鋼化玻璃導熱系數=0.52W/（m*k），因此一般單層窗使用56mm厚玻璃時，窗的傳熱系數約為K=6.7 W/（*k），對于普通窗一般節能規通常取K=6 W/（*k），實際起主要作用的是玻璃兩側的空氣換熱阻，在玻璃之間增加一個距離為612mm的封閉空氣間層，傳熱系數減為K=2.83.6 W/（*k），規常取K= 3.0

11、W/（*k）。可以看出增加一層12mm空氣間層窗的傳熱系數可以降低一半。真空玻璃我們接觸不多，它和中空玻璃構造完全不同，中空玻璃間距較大（612mm），四周密封是采用金屬框加樹脂密封膠，金屬框空心帶有微孔，置干燥劑，保證玻璃不會出現結露（國家標準規定中空玻璃部結露溫度-400）。真空玻璃兩片間距只有0.10.2mm,兩片玻璃收到大氣壓力作用，玻璃四周和中間設的等距離支點采用熱熔方式密封以平衡單塊玻璃壓力。一塊3+0.1+3的真空玻璃熱阻R=0.1885（*k）/W，傳熱系數K=2.9 W/（*k）。因此一塊總厚度為6mm厚真空玻璃的傳熱系數與一塊5+12+5mm相當，真空玻璃可以使用普通型材框

12、料。有關建筑門窗熱工的準確計算方法在建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程JGJ/T151-2008中有詳細描述。玻璃熱輻射、反射、透射技術指標特性與太陽輻射波長有關。為此我們要簡單介紹一下太陽輻射和物體熱輻射方面的知識。太陽產生的各波段向四周總輻射能強度根據WMO（世界氣象組織（World Meteorological Organization）1981年公布數據是1368w/，是以0.154m波長的輻射波形式射向地球，其波的構成中有紫外線（波長圍在0.150.4m）占約7%，可見光（0.4m0.9m）約占46%，紅外線（0.76-3m）也有習慣稱為近紅外線）輻射約占47%。而通過大氣吸收到達地表的紅

13、外線是高空的輻射60%左右（地面高程不同數據會有區別）。高于絕對0度的物體都會向周圍產生熱輻射，輻射波長較長，習慣稱為遠紅外線，因此很多材料在接受太陽的近紅外線輻射照射后溫度升高后又向四周輻射遠紅外線。加熱物體的輻射熱是以黑體輻射紅外線向外輻射熱，黑體產生紅外線熱輻射的波長與物體的溫度有關（400時輻射波長在3.550m之間，1000時的輻射波長在2.550m之間）。普通玻璃對于近、遠紅外線會產生截然不同的特性，波長0.33m的近紅外線的80%以上可以直接透過普通玻璃，而波長35m的紅外線透射率非常低了，而大于5m的紅外線波長普通玻璃不能直接透射過去，近乎完全隔離和由玻璃自身吸收（84%吸收率

14、）并再以輻射（輻射率E=0.84）的方式向玻璃兩側散發熱量，另一部分通過熱傳導與表面換熱方式傳向另一面。圖1 普通、Low-E玻璃的光譜特性曲線3.2低輻射鍍膜（Low-E）玻璃 Low-E玻璃是在玻璃表面涂鍍一層或幾層銀金屬薄膜或其他化合物組成的膜系列產品，可以改變玻璃的光學和輻射特性，他產生兩個非常有用功能，一個是遮陽系數Sc（對近紅外線遮蔽特性）可以做到很小，可以達0.2，對于夏熱冬暖的南方可以有較好的遮陽功能。另一個指標是低輻射值e變小，對于波長在2.5m-40m的遠紅外熱有較好的反射率。對于室采暖北方地區，Low-E玻璃的輻射率e值越小，輻射熱損失小（但導熱和表面對流換熱和普通玻璃一

15、致，因此Low-E玻璃通常結合中空玻璃應用可以充分發揮其優點）。玻璃的K值越低，隔熱保溫效果越好。普通透明玻璃的輻射率e為0.84，一般在線生產的Low-E玻璃的e值在0.30-0.16左右；離線單銀Low-E玻璃的e值一般在0.15-0.08左右（說明在線熱工性能指標較差）；雙銀中空Low-E玻璃的e值一般在0.05-0.07左右；三銀Low-E玻璃的e值一般在0.02左右。在線LowE玻璃的制作技術屬于化學鍍膜，設備和工藝相對簡單，產品的技術含量和生產成本都較低；離線LowE玻璃的制作技術屬于真空磁控濺射鍍膜，設備和工藝都包含很主的技術含量，產品屬于高科技結晶，生產成本很高。Low-E玻璃

16、遮陽系數指標：單銀、雙銀、三銀系列，Sc的值在0.20.7之間，一般對Low-E玻璃要對紅外線的遮陽系數盡量小，可見光的通過率盡可能大，因此夏熱冬暖地區衡量玻璃特性的一個重要指標是“選擇系數”r，= 透光率T/遮陽系數Sc。而控制鍍膜玻璃在遮陽的同時影響可見光透光率，因此它的選擇系數r通常小于1，而Low-E玻璃選擇系數r通常大于1，指標如下：普通單銀Low-E玻璃Sc=0.310.64 1.1 r1.3 通常標準取1.2。雙銀Low-E玻璃 Sc=0.250.44 1.3r1.7 通常標準取1.5。三銀Low-E玻璃Sc=0.20.32 1.70.5的玻璃。而夏熱冬暖地區的夏天應該避免太陽輻

17、射進入室為主，室又希望能盡量利用天然采光，因此對玻璃提出的要a）降低對可見光進入室影響，b）對遠紅外線有隔斷（體現在遮陽系數指標）低輻射鍍膜玻璃（俗稱Low-E玻璃）可滿足這個要求，可以選用Sc0.5的玻璃。中空超白玻（Sc0.9）或高透型Low-E玻璃（Sc0.5）對透過的太陽能衰減較少，這對以采暖為主的北方地區極為適用。冬季太陽能波段的輻射可透過這種Low-E玻璃進入室，經室物體吸收后變為Low-E玻璃不能透過的遠紅外熱輻射，并與室暖氣發出的熱輻射共同被限制在室，從而節省暖氣的費用。遮陽型Low-E玻璃，遮陽系數Sc0.5，對透過的太陽能衰減較多。這對以空調致冷的南方地區極為適用，夏季可最

18、大限度地限制太陽能進入室，并阻擋來自室外的遠紅外熱輻射，從而可減少空調的能耗。4.其它特殊功能玻璃裝飾用玻璃：品種有壓花玻璃、著色玻璃（通常我們見到用在外窗或幕墻上的綠色、茶色、藍色等玻璃）、磨砂玻璃等，通常用與室隔斷或普通建筑外窗，他強度低（抗風壓值低），透光性差，強光作用下易炸裂，不滿足節能方面的要求。隔音玻璃：平板玻璃、中空玻璃都具備隔音特性，如果沒有掌握選用技巧，會達不到理想效果。選用玻璃隔音應根據聲波入射角度、頻率、隔聲量要求來確定，可選的有單層平板玻璃、中空玻璃、夾膠玻璃。影響隔聲量的因素有玻璃面剛度（kn-m）、單位面積密度（kg/m），玻璃如果避開剛度控制區和吻合效應區的共振頻

19、率、吻合頻率，隔聲量是根據質量定律計算。 剛度控制區通常是在低頻段，主要產生共振頻率影響降低隔聲量，吻合頻率通常出現在高頻段。計算玻璃共振頻率可按下式：在質量控制區，單層玻璃隔聲量R=18lgm+12lgf-25。中空玻璃隔聲量R=13.5lg（m1+m2）+13+RR是空氣間層產生的附加隔聲量，6mm時R=29mm時R=312mm時R=3.515mm時R=4通過夾膜可以提高玻璃的隔聲量，但夾膜玻璃的隔聲量未見計算公式，目前是通過試驗獲得一些隔音數據。如果按質量定律公式計算：3+0.76+3的夾膜玻璃R=18lg（m1+m2）+12lgf-25（以1000Hz計，不計膠片質量）=32.17dB

20、,而按照ASTM E90方法（Standard Test Method for Laboratory Measurement of Airborne Sound Transmission Loss of Building Partitions and Elements）測試結果為R=35 dB,說明兩塊3mm的夾膠玻璃比同質量的一塊6mm玻璃隔聲量提高2.8 dB，相當于中空玻璃69mm的空間作用。防火玻璃：建筑用防火玻璃按結構分為復合防火玻璃和單片防火玻璃。復合防火玻璃分為1）膨脹阻燃膠結劑粘復合玻璃和2）灌注型復合防火玻璃，第1種做法是將兩片或兩片以上的單層平板玻璃用膨脹阻燃膠結劑粘結在一

21、起而制成的，第2種灌注型復合防火玻璃是在兩片或兩片以上的單層平板玻璃的四周先用邊框條密封好，然后由灌注口灌入防火液，經膠結、封口而制成。在室溫下和火災發生初期，復合防火玻璃和普通平板玻璃一樣具有透光性能和裝飾性能；發生火災后，向火面玻璃遇高溫后很快炸裂，其防火膠夾層相繼發泡膨脹十倍左右，形成堅硬的乳白色泡狀防火膠板，有效地阻斷火焰，隔絕高溫與有害氣體，復合防火玻璃一般有微小的氣泡與不耐寒、透光性差等問題，影響其使用的效果。單片防火玻璃主要是銫鉀防火玻璃,是通過特殊化學處理在高溫狀態下進行二十多小時離子交換，替換了玻璃表面的金屬鈉，形成低膨脹硅酸鹽玻璃,膨脹系數為1.8x10-6 ，故具備高效的

22、抗熱性能,同時通過物理處理后,玻璃表面形成高強的壓應力,大大提高了抗沖擊強度,當玻璃破碎時呈現微小顆粒狀態,減少對人體造成傷害!單片銫鉀防火玻璃的強度是普通玻璃的6-12倍,是 HYPERLINK :/baike.baidu /view/841.htm t _blank 鋼化玻璃的1.5-3倍。單片防火玻璃在高達1000的火焰沖擊下能保持90分鐘以上不炸裂，從而為人們逃生和救災工作爭取了寶貴的時間。單片防火玻璃破碎后碎片為鈍角狀態，并且碎片比 HYPERLINK :/baike.baidu /view/841.htm t _blank 鋼化玻璃碎片更小，因此即使受到破壞也不會對人體造成傷害。單

23、片防火玻璃與傳統的灌漿或復合夾層防火玻璃相比，除了強度高之外，最大的特點是高耐候性，它在紫外線的長時間照射下，無發生任何影響外觀和使用性能的變化，能長期保持通透與明亮。單片防火玻璃隔絕火焰，但不隔熱，在一定的時間保持耐火完整性、阻斷迎火面的明火與有毒、有害氣體，但不具備隔溫絕熱功效。他透光性能好，適用于外幕墻、室外窗、采光頂、擋煙垂壁、防火玻璃無框門，以與無隔熱要求的隔斷墻。復合防火玻璃隔絕火焰、隔熱，但夾層材料受紫外線影響易老化而影響其透光性，因此常用于建筑部防火分隔。電磁屏蔽玻璃：我們建筑遮陽用的Low-E玻璃具有電磁屏蔽的功能，可以屏蔽電磁波，防止信息泄漏，提高信息安全性，防止外部電磁干

24、擾。離線單層Low-E玻璃，屏蔽效能一般在19-28dB，而在線產品為15-20dB之間，2銀、3銀的屏蔽效能更好。可以用于通信機房等需要放信號干擾的房間。防彈玻璃：通常是透明的材料，譬如 HYPERLINK :/wenwen.soso /z/Search.e?sp=S%E8%81%9A%E7%A2%B3%E9%85%B8%E9%85%AF&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 聚碳酸酯纖維 HYPERLINK :/wenwen.soso /z/Search.e?sp=S%E7%83%AD%E5%A1%91%E6%80%A7%E5%

25、A1%91%E6%96%99&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 熱塑性塑料（一般為力顯樹脂）。它具有普通玻璃的外觀和傳送光的行為，對小型武器的射擊提供一定的保護。 防彈玻璃通常包括聚碳酸酯纖維層夾在普通玻璃層之中。子彈容易擊穿外表的一層玻璃，但堅固的聚碳酸酯纖維層會在它可能擊穿玻璃在的層之前停止子彈的運動。防彈玻璃通常厚達70毫米至75毫米。一些銀行防彈車的用途促進了單向防彈玻璃的發明。這種玻璃將抵抗接踵而來的小型武器射擊玻璃的外側，卻會允許在玻璃的對側（里側）的射擊，譬如防衛者從防彈車的里側射擊，從而通過玻璃射擊在外部威脅者上。單向防彈玻璃通常被制成二層：在外部的易碎的一層和在里面的柔韌的一層。當一個子彈從外部射出時，子彈會先擊中易碎的一層，并打碎一個區域。這會吸收一些子彈的動能，并且在一個更大的區域傳播動能。當減慢