玻璃材料在建筑中的應(yīng)用實(shí)例論文
1 玻璃材料
玻璃，經(jīng)常被定義為金屬氧化物與非結(jié)晶硅的混合物所形成的一種材料。這些成分使玻璃具有了一種無(wú)定型結(jié)構(gòu)。然而這樣的機(jī)構(gòu)是玻璃有了更加好的透明度。
大概5000 年前，在古埃及，人們知道沙子，石灰和蘇打粉可以用來(lái)制造玻璃，也就是鈉鈣硅酸鹽玻璃。可是，最早的人造玻璃出現(xiàn)在公元前2500 年左右。直到二十世紀(jì)晚期，由于完全光滑外觀和更加先進(jìn)的玻璃制造技術(shù)的出現(xiàn)，玻璃材料終于迎來(lái)了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代。
玻璃是一種易碎的，堅(jiān)硬的，通常為透明的材料。但是大多數(shù)玻璃材料的性質(zhì)是可以通過添加其他的物質(zhì)來(lái)改變的。比如，玻璃中的硼元素的含量決定了玻璃的防電與隔熱的性質(zhì)。因此，越來(lái)越多的不同種類的玻璃被發(fā)明與制造出來(lái)，并且光放應(yīng)用于不同的領(lǐng)域內(nèi)。
2 玻璃的優(yōu)缺點(diǎn)
2.1 優(yōu)點(diǎn)
1） 裝配玻璃在建筑物外墻可以高度提升建筑物的外觀美感。
2） 玻璃的輕重量能減輕建筑物的重量和建筑物對(duì)于自身與地基的壓力。
3） 玻璃的耐久性優(yōu)于其他的建筑材料。
4） 玻璃是現(xiàn)下最環(huán)保的材料。進(jìn)入建筑物里面的光量可以由玻璃來(lái)控制。它可以節(jié)省建筑物使用的能量，真正實(shí)現(xiàn)建筑物與環(huán)境的友好和諧共存。
2.2 缺點(diǎn)
1） 適合建造玻璃結(jié)構(gòu)的區(qū)域十分有限。
2） 玻璃比其他傳統(tǒng)建筑材料更加昂貴。
3 玻璃材料與傳統(tǒng)建筑材料的對(duì)比
與傳統(tǒng)建筑材料相比，玻璃的開放性使建筑物內(nèi)的人們可以享受室外的綠茵與美景。這可以使使用者回歸大自然并且創(chuàng)造一個(gè)不可思議的工作環(huán)境與氛圍。相對(duì)于傳統(tǒng)建筑來(lái)說(shuō)，玻璃結(jié)構(gòu)可以使建筑與環(huán)境更加和諧統(tǒng)一。從另一方面來(lái)說(shuō)，玻璃的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)都很容易改變，由于這一特性，玻璃材料更加廣泛的被應(yīng)用并且適用于更多的應(yīng)用領(lǐng)域。由于不同領(lǐng)域的需要，彩釉玻璃，防火玻璃，硬化玻璃等都被研發(fā)出來(lái)并且投入使用。它們被用作裝飾，窗戶，墻體，甚至于立柱與橫梁。
然而玻璃材料有優(yōu)越性的同時(shí)也有一些問題需要被關(guān)注。調(diào)查顯示，玻璃的透明性有些時(shí)候可能會(huì)導(dǎo)致一些個(gè)人隱私方面的問題。英國(guó)鏡報(bào)報(bào)道，倫敦塔橋空中走廊的玻璃部分，由于一個(gè)啤酒瓶的掉落在上面而出現(xiàn)裂紋，這一案例將玻璃材料的安全性又推到了風(fēng)口浪尖。
4 盧浮宮的玻璃倒金字塔
法國(guó)巴黎盧浮宮玻璃金字塔已經(jīng)成為了巴黎的一個(gè)城市地標(biāo)。但盧浮宮地下的玻璃倒金字塔，同樣也是玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)大師級(jí)杰作。
這兩個(gè)玻璃金字塔是由著名美籍華裔建筑設(shè)計(jì)師貝聿銘所設(shè)計(jì)，著名愛爾蘭結(jié)構(gòu)工程師和建筑設(shè)計(jì)師，彼得·賴斯，也應(yīng)邀參與到了玻璃倒金字塔的設(shè)計(jì)與建造中。他們都是玻璃結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的先驅(qū)者與創(chuàng)新者，尤其是彼得·賴斯。這個(gè)倒金字塔是被設(shè)計(jì)作為一個(gè)光源的存在，將外面的太陽(yáng)光反射進(jìn)入地下的商業(yè)區(qū)與展覽區(qū)，它也作為一個(gè)裝飾元素，讓整個(gè)地下大廳更加的富麗堂皇。同時(shí)玻璃具有出色的外觀與其特有的透明性，因此，玻璃被用來(lái)作為倒金字塔的主要建筑材料。
倒金字塔的每一個(gè)面都由最上面作為金字塔的底部邊緣的混凝土構(gòu)建延伸下來(lái)。這些面都由菱形玻璃板構(gòu)成，并且每四個(gè)玻璃板都由一個(gè)十字形連接器，從內(nèi)外兩部分都接合在一起連接器的豎線部分傳遞和承受這些玻璃般的恒重，然后橫線部分阻止這些玻璃板可能的橫向移動(dòng)與繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)生。由于這個(gè)倒金字塔會(huì)作為地下層的屋頂，懸掛在半空中，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)有掉落的趨勢(shì)。為了解決這一問題，張力承受能力極高的一個(gè)整體懸索結(jié)構(gòu)被用來(lái)作為主體的受力結(jié)構(gòu)。大量的小懸索被分別固定在每一個(gè)玻璃板的中心點(diǎn)來(lái)保持它們都在本身傾斜的位置不變。然后這些小的懸索再連接到主懸索網(wǎng)絡(luò)和一些飛翔的金屬小柱子上面。
倒金字塔的整個(gè)結(jié)構(gòu)中最有趣的'部分就是這些金屬小柱子。它們非常有效率地排列并且連接金字塔內(nèi)部的這些懸索。如果去除這些柱子，金字塔內(nèi)部的懸索必須連結(jié)在一個(gè)點(diǎn)來(lái)保證不同的玻璃板能夠在一起，成為一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)。如果連結(jié)點(diǎn)不是一個(gè)而是兩個(gè)或者更多，懸索作用在玻璃板上的力會(huì)分別作用于不同的方向上。玻璃板會(huì)被分別拉向不同的方向，這樣不能使每個(gè)面上的玻璃板都保持同一平面中，以保證金字塔面的平整。除了這些，對(duì)于不同玻璃板，懸索與玻璃板之間的夾角并不一樣，甚至于存在很大的差距，這樣會(huì)增加懸索拉力沿玻璃板方向的分量力的大小，不同玻璃板之間的壓力也會(huì)增大，玻璃板的安全系數(shù)同樣也就會(huì)降低。如貝聿銘與彼得。賴斯所設(shè)計(jì)，連接金屬小柱子與玻璃板的懸索中的里可以作用于同一方向，并且是所有的玻璃板都是被水平拉住，拉往倒金字塔的中軸線。同時(shí)，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了一些不同級(jí)別的金屬柱子來(lái)分別限制不同的玻璃板。同一級(jí)別的金屬柱子有懸索相連，形成一個(gè)長(zhǎng)方體。同時(shí)，不同的長(zhǎng)方體與地面由懸索彼此相連來(lái)形成整個(gè)懸索網(wǎng)絡(luò)。由于這些元素與系統(tǒng)的存在，整個(gè)玻璃倒金字塔的主體能夠穩(wěn)定地懸掛在地下層的天花板之上，并且照亮整個(gè)地下層區(qū)域。
除了玻璃倒金字塔的主體結(jié)構(gòu)，它的“底部”,也就是屋頂部分的玻璃結(jié)構(gòu)，也同樣重要。倒金字塔頂部的懸索系統(tǒng)是獨(dú)立于底部系統(tǒng)的。這是一個(gè)等級(jí)分明的懸索工作系統(tǒng)。主體系統(tǒng)包含了橫跨整個(gè)玻璃屋頂寬度的主要懸索網(wǎng)。為了支撐倒金字塔“底部”的玻璃板，帶有小金屬柱子的正方形支架來(lái)解決這個(gè)問題。這些小柱子被放在小懸索上面，而這些小懸索又與主體懸索結(jié)構(gòu)連接在一起。這個(gè)結(jié)構(gòu)可以保證所有的懸索處于張力之下，所有的金屬柱子處于壓力之下。這樣可以最大可能的使用不同材料的特性來(lái)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)安全。屋頂?shù)牟ＡП砻姹唤ㄔ斐蔀橐粋�(gè)非常平的金字塔形狀，這樣不僅可以把落在外部的雨水排出，并且可以增加反射進(jìn)入地下層的光量。
5 發(fā)展前景
盡管玻璃已經(jīng)成為了建造過程中最普遍的材料之一，但是其特殊的性質(zhì)與持續(xù)增長(zhǎng)的需求量，仍然促使著玻璃產(chǎn)品與應(yīng)用的發(fā)展。在做研究時(shí)，要考慮三個(gè)方面。第一，玻璃材料可以有很多種制造方法，不同的方法可以制造出不同的種類的玻璃。另一方面，多種不同元素的加入與不同的制造方法，也可以使玻璃具有不同種的特性。用這種方法，可以制造出許多種具有不可思議的功能的玻璃。例如X 光防護(hù)玻璃，由于這種玻璃中含有70% 的鉛氧化物，就可以防護(hù)X 光與伽馬射線的輻射。最后，今天大多數(shù)的玻璃都是復(fù)合物。它們由許多具有不同功能的層所組成。如果增加或者改進(jìn)這些不同的層，許多更加先進(jìn)的玻璃可能會(huì)被制造出來(lái)。如智能電致變色玻璃中的電流可以控制從外部與內(nèi)部通過玻璃的光與熱輻射量。因此，可以減少用來(lái)降溫與升溫所用的能量。
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