玻璃并不完全是固体

玻璃既不是晶态，也不是非晶态，也不是多晶态，也不是混合态。理论名称叫玻璃态。玻璃态在常温下的特点是：短程有序，即在数个或数十个原子范围内，原子有序排列，呈现晶体特征；长程无序，即再增加原子数量后，便成为一种无序的排列状态，其混乱程度类似于液体。在宏观上，玻璃又是一种固态的物质。

玻璃就是这样一种物质。造成玻璃这种结构的原因是：玻璃的粘度随温度的变化速度太快，而结晶速度又太慢。当温度下降，结晶刚刚开始的时候，粘度就已经变得非常大，原子的移动被限制住，造成了这种结果。所以，玻璃态类似于固态的液体，物质中的原子永远都是处于结晶的过程中。

因此，玻璃中的原子位置看似固定，但是原子间依然有作用力促使它具备重新排列的趋势。并不是一个稳定的状态，这和石蜡中的原子状态不同。所以，同样不是晶体，常温下，石蜡完全是固体，而玻璃却可以被看作是粘度极大的液体。

揭示玻璃非固体之谜

在实验中，为了观察微观原子的真实运动情况，研究人员利用较大的胶体微粒模拟原子，并用高倍显微镜进行观察。结果发现，这些粒子形成的凝胶因为构成了二十面体结构而无法形成结晶——这与20世纪50年代布里斯托尔大学的Charles Frank作出的预测相一致。这种结构解释了为什么玻璃是“玻璃”而不是液体或固体。

此次研究对于理解亚稳态材料来说是个重大的突破，它将使进一步开发金属玻璃等新材料成为可能。另外，如果能够通过操作使金属在冷却时形成玻璃一样的内部结构，将有可能大大减少金属缺陷。（科学网 梅进/编译）

（《自然—材料学》（Nature Materials），doi:10.1038/nmat2219，C. Patrick Royall，Hajime Tanaka）

玻璃表面看上去是固体，实际上并不是。50多年来，科学家一直在尝试弄清玻璃的本质。英国、澳大利亚及日本的科学家联合研究发现，玻璃无法成为固体的原因在于玻璃冷却时所形成的特殊的原子结构。相关论文将在线发表于《自然—材料学》（Nature Materials）上。

主要研究人员、英国布里斯托尔大学的Paddy Royall说：“一些材料在冷却时会形成结晶，其原子会以高度规则的模式进行排列，称为“晶格”（lattice）。不过玻璃在冷却时，原子拥堵在一起，几乎随机排列，妨碍了规则晶格的形成。”

玻璃幕墙（reflection glass curtainwall），是指由支承结构体系与玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征。2013年据鸟类保护志愿者组织FLAP（Fatal Light Awareness Program）统计，仅在多伦多一地，每年就有一百万到九百万的候鸟死于这些玻璃幕墙。

功能作用

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现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气或惰性气体的中空玻璃。

幕墙

幕墙

中空玻璃有两层和三层之分，两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间；三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量，当室外温度为－10℃时，单层玻璃窗前的温度为－2℃，而使用三层中空玻璃的室内温度为13℃。而在炎热夏天，双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过玻璃幕墙，但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉，极大地改善了生活环境。

2基本分类

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框架支撑

框支撑玻璃幕墙是玻璃面板周边由金属框架支撑的玻璃幕墙，主要包括：

明框玻璃幕墙

明框玻璃幕墙是金属框架构件显露在外表面的玻璃幕墙。它以特殊断面的铝合金型材为框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽内。其特点在于铝合金型材本身兼有骨架结构和固定玻璃的双重作用。

明框玻璃幕墙是最传统的形式，应用最广泛，工作性能可靠。相对于隐框玻璃幕墙，更易满足施工技术水平要求。[1]

隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙的金属框隐蔽在玻璃的背面，室外看不见金属框。隐框玻璃幕墙又可分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙两种，半隐框玻璃幕墙可以是横明竖隐，也可以是竖明横隐。隐框玻璃幕墙的构造特点是：玻璃在铝框外侧，用硅酮结构密封胶把玻璃与铝框粘结。幕墙的荷载主要靠密封胶承受。

全玻幕墙

全玻幕墙是由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。

1.全玻璃幕墙面板玻璃厚度不宜小于10mm;夹层玻璃单片厚度不应小于8mm；玻璃幕墙肋截面厚度不小于12mm，截面高度不应小于100mm。

2.当玻璃幕墙超过4m（玻璃厚度10，12mm），5m（玻璃厚度15mm），6m（玻璃厚度19mm）时，全玻璃幕墙应悬挂在主体结构上。

3.吊挂全玻璃幕墙的主体构件应有足够刚度，采用钢桁架或钢梁作为受力构件时，其中心线与幕墙中心线相互一致，椭圆螺孔中心线应与幕墙吊杆锚栓位置一致。

4.吊挂式全玻璃幕墙的吊夹与主体结构之间应设置刚性水平传力结构。

5.所有钢结构焊接完毕，应进行隐蔽工程验收，验收合格后在涂刷防锈漆。

6.全玻璃幕墙玻璃面板的尺寸一般较大，宜采用机械吸盘安装。

7.全玻璃幕墙允许在现场打注硅酮结构密封胶。

8.全玻璃的板面不得与其他刚性材料直接接触。板面与装修面或结构面之间的空隙不应小于8mm，且应采用密封胶密封。

点支撑

点支撑玻璃幕墙是由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成的玻璃幕墙。其支撑结构形式有玻璃肋支撑，单根型钢或钢管支撑，桁架支撑及张拉杆索体系支撑结构。[1]

单元式幕墙

单元式幕墙，是指由各种墙面权与支承框架在工厂制成完整的幕墙结构基本单位，直接安装在主体结构上的建筑幕墙。单元式幕墙主要可分为：单元式幕墙和半单元式幕墙又称坚挺单元式幕墙，半单元式幕墙详分又可分为：立挺分片单元组合式幕墙，窗间墙单元式幕墙。

3特例说明

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形式构成

点式玻璃幕墙是新出现的一种支撑方式。点式玻璃幕墙它的全称为金属支撑结构点式玻璃幕墙,它一经出现，在城市发展很快。

按照支承结构的不同方式，点式玻璃幕墙在形式上可分为以下几种：

(1)、金属支承结构点式玻璃幕墙。这是目前采用最多的一种形式，它是用金属材料做支承结构体系，通过金属连接件和紧固件将面玻璃牢固地固定在它上面，十分安全可靠。充分利用金属结构的灵活多变以满足建筑造型的需要，人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构体系。玻璃的晶莹剔透和金属结构的坚固结实，“美”与“力”的体现。增强了“虚”、“实”对比的效

点式玻璃幕墙

点式玻璃幕墙[2]

果。

(2)、全玻璃结构点式玻璃幕墙。它通过金属连接件及紧固件将玻璃支承结构(玻璃肋)与面玻璃连成整体，成为建筑围护结构。施工简便造价低，玻璃面和肋构成开阔的视野，使人赏心悦目，建筑物室内、外空间达到的视觉交融。

(3)、拉杆(索)结构点式玻璃幕墙。它采用不锈钢拉杆或用与玻璃分缝相对应拉索做成幕墙的支承结构。玻璃通过金属连接件与其固定。在建筑中充分运械加工的精度，使构件均为受拉杆件，因此，施工时要加以预应力，这种柔接可降低震动时玻璃的破损率。

构成部件

(1)、支承体系。支承体系是将面玻璃所受的各种荷载直接传递到建筑主构上。因此，它是主要受力构件，一般是根据承受的荷载大小和建筑造型来结构形式和材料，如玻璃肋、不锈钢立柱、铝型材柱或加上适当的防腐、防面处理的钢析架、钢立柱及不锈钢拉杆(索)等。

(2)、金属连接件。金属连接件包括固定件(俗称爪座和爪子)和扣件。固定件通常用不锈普通钢铸造而成，而扣件则是不锈钢机加工件。考虑到金属相容性，爪座必须采用与支承体系相同的材质，或使用机械固定。金属连接件是建筑点式技术的精华所在。它把面玻璃固定在支承结构上不仅产生玻璃孔边缘附加应力，而且能够允许少量的位移来调节由于建筑安装带来的施工误差，同时还有减震措施以提高抗震能力，因此设计时考虑的因素是多方面的。金属连接件还产生显著的装饰效果，因此它除满足功能上的要求之外，还要有优美的造型设计和精细的加工制造，起“画龙点睛”的作用。

(3)、玻璃。建筑点式玻璃幕墙所用的玻璃，由于钻孔而导致孔边玻璃强度降低约30%，因此建筑点式玻璃幕墙必须采用强度较高的钢化玻璃(钢化玻璃的抗冲击强度是浮法玻璃的3-5倍，抗弯强度是浮法玻璃的2-5倍)注，钢化玻璃另一个重要特性是使用安全，在遇到较大外力而破坏时产生无锐角的细小碎块(俗称”玻璃雨”)，不易伤人。

与传统区别

(1)、结构形式：点式玻璃幕墙是采用计算机设计的现代结构技术和玻璃技术相结合的一种全新建筑空间结构体系，幕墙骨架主要由无缝钢管、不锈钢拉杆(或再加拉索)和不锈钢爪件所组成，它的面玻璃在角位打孔后，用金属接驳件连接到支承结构的全玻璃幕墙上。而一般玻璃幕墙则多为平面框式、竖向杆件受力体系的结构。

(2)、玻璃固定形式：点式玻璃幕墙的玻璃是用不锈钢爪件穿过玻璃上预钻的孔得以可靠固定的，而一般玻璃幕墙，如全隐式或半隐式都是用结构胶粘接固定在框架上的。

(3)、构件加工：点式玻璃幕墙的主要金属构件，均需车钻、冲压机床的精密加工，成批工厂化生产，现场安装精度高而质量好。而一般玻璃幕墙的铝合金多在施工现场就地用电动机具制作，加工略嫌粗糙，精度不高，效能低。

(4)、玻璃品种与规格：点式玻璃幕墙所用的玻璃多为低辐射或白钢化中空玻璃，且对解决城市光污染有一定效果，玻璃规格限制不是那么严格。而一般玻璃幕墙常采用镀膜反射玻璃，玻璃规格一般偏小。[3]

4特点

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优点

玻璃幕墙建筑

玻璃幕墙建筑

玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。

反光绝缘玻璃厚6毫米，墙面自重约50kg/㎡，有轻巧美观、不易污染、节约能源等优点。幕墙外层玻璃的里侧涂有彩色的金属镀膜，从外观上看整片外墙犹如一面镜子，将天空和周围环境的景色映入其中，光线变化时，影像色彩斑斓、变化无穷。在光线的反射下，室内不受强光照射，视觉柔和。中国1983年在北京长城饭店工程中采用。

去过美国纽约的人大凡会被其繁华的都市风貌所折服，那高耸入云的摩天大楼蔚为壮观，而其通体的玻璃幕墙映衬出空明的蓝天和飘舞的白云，更为之增添了绚丽的色彩。那么，玻璃幕墙是怎么做成的呢？玻璃幕墙是指作为建筑外墙装潢的镜面玻璃，它是在浮法玻璃组成中添加微量的Fe、Ni、Co、Se等，并经钢化制成颜色透明板状玻璃，它可吸收红外线，减少进入室内的太阳辐射，降低室内温度。它既能像镜子一样反射光线，又能像玻璃一样透过光线。

缺点

玻璃幕墙也存在着一些局限性，例如光污染、能耗较大等问题。但这些问题随着新材料、新技术的不断出现，正逐步纳入到建筑造型、建筑材料、建筑节能的综合研究体系中，作为一个整体的设计问题加以深入的探讨。

光污染

光污染

光污染

玻璃幕墙大约于20世纪80年代传入我国，深圳、广州、北京、上海等大中城市，大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见，但是，光污染中的“白色污染”，在城市建筑中使用的玻璃幕墙就是最典型的白亮污染制造者。玻璃幕墙的光污染，是指高层建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃，当直射日光和天空光照射到玻璃表面时由于玻璃的镜面反射（即正反射）而产生的反射眩光。生活中，玻璃幕墙反射所产生的噪光，会导致人产生眩晕、暂时性失明，常常发生事故。

首先，光污染是制造意外交通事故的凶手。矗立在交通繁忙道路旁或十字路口上的一幢幢玻璃幕墙大厦，就像一大块几十米宽、近百米高的巨大镜子，在太阳光下熠熠闪光，并对地面车辆和红绿灯进行反射（甚至是多次反射）。反射光进入高速行驶的汽车内，会造成人的突发性暂时失明和视力错觉，在瞬间会刺激司机的视线，或使他感到头晕目眩，给行人和司机造成严重危害。据北京的一些司机反映，下午4点左右从西往东开车时，强烈的反光刺得眼睛都睁不开了，若不警惕，这种光污染可能造成交通事故，威胁人们的生命安全。其次，光污染也给附近的居民生活带来了麻烦，尤其是那些建在居民小区附近的玻璃幕墙，会对周围的建筑形成反光。据光学专家研究，镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈，其反射率高达82%～90%。夏日阳光被反射到居室中，使室温平均升高4～6℃，空调开支大幅增长，影响人们的正常居住使用。更有甚者，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，容易导致视力下降，产生头晕目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发某些疾病。国家环保局每年都接到全国各地对光污染的多起投诉，并对此予以高度重视。 此外，玻璃幕墙很容易被污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙更易蒙尘纳垢，这对城市景观而言，非但不能增“光”，反而丢“脸”。又由于一些玻璃幕墙所用材质低劣，施工质量不高，出现色泽不均匀，波纹各异，导致玻璃幕墙如同哈哈镜一般。在阳光下，每块玻璃不是显现均衡一致的光影，而是四处漫射。显然，这样的建筑物，难以使人联想到明快、豪华，只能使人感到光怪陆离和滑稽可笑，城市形象也因此大打折扣。光污染虽然危害很大，但只要采取适当措施还是可以预防的。[3-4]

针对防止玻璃幕墙反光的问题有三招：，选材要选用毛玻璃等材质粗糙的，而不应使用全反光玻璃；第二，要注意玻璃幕墙安装的角度，尽量不要在凹形、斜面建筑物使用玻璃幕墙；第三，可以在玻璃幕墙内安装双层玻璃，在内侧的玻璃贴上黑色的吸光材料，这样能大量地吸收光线，避免反射光影响市民。[5]

玻璃自爆

由于新建建筑在设计时的玻璃板面尺寸越来越大以及各种玻璃幕墙的日益增多，愈建愈高。各种玻璃在安装后产生破裂“自爆”的现象时有发生。有的建筑的脚手架尚未开始拆除，玻璃就开始连续的发生“自爆”，并且出现伤人事件的发生。造成媒体、业主等各方面均认为是玻璃的质量问题; 而且只有中国才会出现此类现象。“自爆”只是大量钢化玻璃中的个别现象。但是许多单独事例汇集在一起，就成为社会和媒体热炒的题材。其实，事实并非如此的。出现玻璃破损现象的因素较多，同样在国外也出现玻璃“自爆”的“玻璃雨”现象。

所谓的钢化玻璃“自爆“主要是由于玻璃中存在的微小的硫化镍、单质多晶硅、Al2O3等杂质。在外应力的连续作用下，超出玻璃的许用应力，而产生的具有“蝴蝶斑“状态的破损。

玻璃由于是非晶体结构，所以其抗压能力非常强大，而抗弯曲、抗折和抗扭曲的能力非常弱。其表面抗压理论强度值可以达到1200kg/cm2，可是由于生产过程中造成玻璃表面的缺陷。因此在JGJ113-2009《建筑玻璃应用技术规程》中确定玻璃强度的数值还是比较低的。 钢化玻璃的强度比普通玻璃强度高3～5倍。半钢化玻璃的强度比普通玻璃的强度高1～2倍。玻璃由于其晶体结构的原因，所以其抗压强度大，而抗弯和抗折的强度低。因此，当外界作用于玻璃表层的张应力超过玻璃强度允许范围时，玻璃就会破损。引起玻璃破损的原因主要有：设计方面的原因；生产环节的原因；运输领域的原因；安装时产生的原因；建筑物沉降的原因；人为的原因；天灾的原因；玻璃原片的质量问题；玻璃的“自爆”原因等。[1]

防火能力差

玻璃幕墙是不可燃烧的材料，但在烈火面前，它可以融化或软化，在烈火中只用很短的时间就会发生玻璃破碎，因此在建筑设计中要充分考虑建筑的防火要求。

结构胶易失败

幕墙因长期受自然环境的不利因素，结构胶易老化、失败，造成玻璃幕墙坠落。那么在设计时应尽量采用明框或者半隐框玻璃幕墙，因为即使结构胶失败，由于框架的支撑和约束，也会大大降低玻璃坠落的几率。

热应力造成玻璃破碎

玻璃受热会膨胀，如果受热不均匀，在玻璃内部会产生拉应力，当玻璃边部有细小的裂纹时，这些小瑕疵很容易受热应力的影响，最后导致玻璃破损。因此在安装玻璃时应对玻璃边部进行精细加工处理，以减少裂纹的出现。

渗水

玻璃幕墙渗水的原因很多，但主要是以施工与密封材料关系较大，因此应挑选技术过硬的施工方，符合国家标准的材料。以限度的降低渗水现象。[6]