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漫谈玻璃幕墙

2012-09-06 10:58 来源:中国广告家园

摘要:虚的窗,实的墙。千百年来,建筑师们就在这“虚”“实”对比中作文章,只是窗面积日渐增大着。从这个角度,柯布西埃说:“建筑的历史就是为光线而斗争的历史,就是为窗子而斗争的历史”。

虚的窗,实的墙。千百年来,建筑师们就在这“虚”“实”对比中作文章,只是窗面积日渐增大着。从这个角度,柯布西埃说:“建筑的历史就是为光线而斗争的历史,就是为窗子而斗争的历史”。

然而,密斯没有循着历史的脚印走,在1919—22年间,提出了将窗和墙合二而一的,全玻璃幕墙的高层建筑方案。他认为玻璃幕墙起反射作用,没有阴影,可以得出最简洁的造型;同时,它映现出周围景色,可以得到丰富多彩的艺术效果。这个玻璃幕墙的设想,成为他的名言“少即是多”的最贴切的注脚。

 密斯的方案,完全是从造型艺术的角度提出的,在当时是不切实际的。因为如用当时仅有的透明玻璃来做墙,其导热系数约为5千卡/小时·平米·℃。这样大型的全玻璃幕墙建筑,冬天取暖与夏天制冷将是难以承受的负担,加上眩光使人眼花缭乱,谁还有心思去欣赏其反射的景色呢。

早在密斯之前,格罗皮乌斯就开始了局部采用玻璃幕墙的尝试。1910年,他在法古斯工厂首次采用了大面积玻璃窗及转角窗,被誉为是新建筑的曙光。1914年,他在科隆建筑展览会上工业馆采用了玻璃幕墙楼梯间。1926年,他在包豪斯新校舍采用了大面积玻璃幕墙,由于其形体的简洁新颖,被誉为奠定国际式新建筑风格的三杰作之一。但是由于当时材料条件的限制,在功能上有许多问题,这种脱离功能的形式是不会有生命力的

然而,密斯还是念念不忘要用全玻璃幕墙来创造出新建筑形式。1945年,他开始为女医生设计一幢全玻璃幕墙的“范斯沃思”住宅,这虽然远不是他设想的,那样大型的全玻璃幕墙摩天楼,但毕竟是按照他的艺术构思,造出一幢住人的“水晶宫”,不幸的“水晶宫”的女主人,被生活的不便与严寒酷暑折磨所激怒,对米斯提出了控告。密斯是把建筑艺术看得重于一切的人,这个打击并没有减弱他的创作热情。1955年,他又为伊利诺工学院设计了面积更大的玻璃幕墙的建筑专业教室,强调建筑艺术而忽视功能的作风再一次受到了实践的遣责。1958年,密斯与约翰逊合作,设计了38层玻璃幕墙的纽约西格拉姆大厦。这栋大厦是在青铜饰面的钢柱间镶嵌琥珀色的玻璃幕墙。这种染色玻璃是50年代的新产品,由于在玻璃原料中加进不同的矿物原料,而呈现出蓝灰色、古铜色、蓝绿色、琥珀色等种种颜色。染色玻璃的导热系数虽然与透明玻璃相当,全随着其色素的不同而滤去太阳光谱中相应的部分,因而一般说来,其遮挡系数可达0.5左右Z(遮挡系数是指与1/8英寸透明玻璃遮挡太阳幅射热能力的比值,遮挡系数越小,透过太阳的辐射热就越少)。因此,染色玻璃的幕墙与透明玻璃的幕墙相比,在夏季可以避免阳光的曝晒,节约制冷费,还可避免恼人的眩光。西格拉姆大厦,虽然还没有达到密斯所设想的高反射全玻璃幕墙的境地,但它新颖的造型与较为适用的功能,使西格拉姆成为当时颇负盛名的建筑。

1962年,沙里宁事务所首先在贝尔电话实验室中采用了镜面玻璃幕墙。这是一栋沿着湖滨建造的扁长玻璃盒子,晶莹的镜面反射出粼粼的湖光水色,这才是米斯所设想的能反映周围景色的幕墙。镜面玻璃是60年代的新产品。在玻璃生产时,经热处理、真空沉淀或化学方法,使玻璃的一面形成一层具有不同颜色(如金、银、蓝、灰、古铜)的金属膜,像镜子一样,具有将入射光反射出去的能力。6毫米厚的透明玻璃,能透过太阳的可见光78%,而同样厚度的古铜色的镜面玻璃,仅能透过太阳的可见光的26%。因此,其导热系数虽然与透明玻璃相当,其遮挡系数却比染色玻璃更小,一般可达到0.3左右。如果用镜面玻璃与透明玻璃组成带空气层的隔热玻璃幕墙,其遮挡系统可达0.1左右。炎热的阳光透过这种幕墙晒到你的身上,你将感觉不到阳光的热量。这种带空气层的隔热玻璃幕墙,导热系数约为1.5千卡/小时.平米.℃。比一砖厚两面抹灰的砖墙(导热系数约为1.7)的保暖性能还好。至此,玻璃幕墙一跃成为一种高效能的墙体材料。当然这种玻璃的可见光透过率较低,但可以从扩大采光面积而得到补偿。美国拉达斯第一国际大厦设计时进行过比较,采用占外墙面积70%的太阳冷480型反射隔热玻璃,比采用占外墙面积20%的普通单层玻璃的耗能量还少。1971年建成的60层高的波士顿汉考克大厦,是由贝聿铭事务所设计的一幢完全体现了米斯的设想的,纯净得一无所有的玻璃幕墙摩天大楼。它以极简洁的造型,极纯净地反映周围景色而轰动了整个美洲和欧洲。但是,好事多磨,在赞美声中却夹杂着一阵阵令人扫兴的玻璃破碎声。

汉考克大厦(上图)的幕墙,是由镜面玻璃与透明玻璃组成的隔热玻璃,共划分成1.4×3.5米的玻璃10344块。1968年开工,至1971年建成后就陆续有玻璃破裂。1973年一次风暴中吹坏了数十块,破玻璃落下来又砸坏了一些玻璃。至1975年已有两千多块玻璃因破裂由木板代替,美丽的汉考克变得千疮百孔。为此,业主对贝聿铭事务所及有关的五个公司提出控告。据调查认为原因是结构刚度太差和玻璃强度不足(相对其厚度与面积而言)。决定采取加强中央竖井以增加结构刚度,将隔热玻璃改为单层较厚的回火玻璃(同样厚度的回火玻璃比退火玻璃强度高4—5倍)的补救办法。这些措施共花施工、材料、设计费达数百万美元,约占建筑总投资的数十分之一。坎布里奇中级法院最后判决,按照6个单位在事故中的责任大小来分摊这笔费用,贝聿铭事务所占4/19,两个玻璃制造厂商均占6/19。至此,汉考克大厦又恢复了闪闪光的从优雅的仪容。但是,这桩公案仍未了结,在修复后至今的五年中,又已破裂了55块。开始,为了预测即将破裂的玻璃,专门委派了一小队看守人员分散在大街上,拿着望运镜仔细观察每一块玻璃的颜色变化,因而成为波士顿街道生活中的一件新鲜事。现在,这种工作已由电子传感器代替了。这是一种大约有50美分钱币那样大小的薄片,每块玻璃上都贴有一片,这10344片传感器随时将玻璃的内部状态传至中央控制室,一旦有玻璃即将破裂,中央控制室即会发出指令,并指出其位置,管理人员可迅速将其换掉。这桩公案今后将如何了结?只好且听下回分解了。

玻璃是一种脆性材料。目前,玻璃的安装方法还不能使结构的变形完全不影响到玻璃,因此在高度或跨度较大的建筑中采用玻璃幕墙,必须与结构工程师密切配合,把变形量控制到最小。同时,特别要注意温度应力对玻璃幕墙造成的破坏。人们注意到在大风中破碎的大多是窗间墙玻璃,据分析原因是窗间墙处往往有柱、圈梁、管道、保温材料等,使太阳的辐射热不易散去,产生温度应力,再叠加上风荷载产生的应力,故而达到破裂。距暖气片或送风口太近,以及室外遮挡物(阳台,屋檐,线脚 )在阳光下造成的局部阴影,都能使玻璃产生较大的温度应力而破坏。此外,由于玻璃的强度是按四面支承均匀分布荷载计算的,如果施工不当,四角没固接好或忘拧螺丝,也会使玻璃易于破裂。由于这种种因素,建筑师在根据风荷载、按照玻璃厂商给出的强度与面积关系曲线决定玻璃面积与厚度时,一般都采用较大的安全系数(如2.5)。目前,国外关于保证玻璃幕墙安全方面,已初步总结出成套技术。尽管镜面玻璃幕墙在节约能源和创造舒适环境方面有一定的优越性,但造价昂贵(隔热玻璃幕墙约合200美元/平米),是最贵的一种墙体材料,技术上也还不十分成熟。但热衷于玻璃幕墙者大有人在。看来,美学的动因是决定性的因素。丹下健三说:“现在,我们开始在草月会馆和花枝守大楼试用镜面玻璃,我们认为这种材料适于创造新的形式。在赤坂王子饭店和最近德黑兰建造一座旅馆中,继续对镜面玻璃外墙的形式进行探索。由于镜面玻璃在功能上的优点,和视觉上的多种可能性,因此,利用镜面玻璃的想法似乎顽强地在我们的头脑中盘旋。在阿尔及利亚国防机场修机楼中,它的形式就是从这种新的功能得出来的。”

普通的镜子,能反射但无法透视,镜面玻璃则不然。由于其上的金属层特别薄,使它在迎光面具有镜子的特性,在背光面则又如窗玻璃般透明。这种特性造成了视觉上的多种可能性。

试想你来到福斯特事务所设计的,英国伊普斯维奇市威廉.费伯和杜马有限公司办公楼前,镜面玻璃幕墙在你面前展现出一幅连续的,流动着周围景色的画卷,它掩蔽着整幢大楼的内部,真是一堵不透风的墙。当你一旦进到内部,这堵阻碍视线的墙,会突然从你的视野中消失,外部景色融合进来,你看到的是一个没有边际的、无限开阔的空间。当然,要是你呆到晚上,情况就会颠倒过来。在明亮舒适的室内,看不见玻璃幕墙外的世界,幕墙实实在在的围护着,给你以安全感。这时,如再从外往里看,你将象解剖师一样,开肠剖肚,把之栋建筑的构架及室内的活动看得一清二楚。这对于要招徕顾客的商业及公共娱乐场所,是极有吸引力的。当然,对于私密性强的如公寓等建筑,那就只好借助窗帘或活动百页之类的设施了。

镜面玻璃幕墙在视觉上的各种可能性,还表现在它反映周围的景色。在一天不同的时间,或一年四季的变化,云彩的移动,花草树木的枯荣,使玻璃幕墙的艺术效果处于不断变幻之中。尤其是在暴风雨前后或黄昏及晨曦等某些特定的环境中,由于镜面玻璃的反射作用,使自然界瑰丽景色得到更强烈的反映,给人印象至深。

在开阔的郊区,镜面玻璃的艺术效果往往得到最充分的表现。贝克特事务所设计的达拉斯凯悦饭店,建于达拉斯主要商业区外缘的一个重建区,由于位置显要,四围环境开阔,设计意图是使这栋建筑不论从远处或近处看来,都能得到不断变化的视景。当人们在一英里外的高速公路上,高低错落的建筑形象已映入眼帘,随着车辆的行驶,它的轮廊线不断地变化着,溜溜的镜面玻璃幕墙,不时发出耀眼的光辉,给人一种新奇的感受。

在摩天楼林立的闹市区,则不容易取得这样的艺术效果,但镜面玻璃仍有其用武之地。前面提到的波士顿汉考克大厦,位于市中心繁华的大街上,建筑地段十分狭窄,周围的建筑风格各异,大体量的汉考克大楼如何与周围的环境协调,并不至出现局促堵塞的感觉,确实是个难题。设计者运用了镜面玻璃幕墙的新形式,60层高的汉考克,下半截映出周围建筑的景色,我中有你,取得了较好的和谐统一的效果;其高入云天的上半截,由于镜面玻璃与天光云影一色,有轻浮得恍然若失的感受。在这拥挤喧嚣的闹市之中,这种效果,真可叹为一绝。其实,普通的透明玻璃,也有反射作用,只不过其反射率低,如6毫米厚的浮法生产的透明玻璃,仅能反射太阳光的7%,而高反射的镜面玻璃幕墙,能反射45%,反射率越高,外观愈晶莹,反映景色愈清晰,艺术效果愈好。但是,这种有方向性的反射光,如集中反射到邻近的建筑上,就会造成热污染。现在国外的一些大城市中,对周围建筑造成热污染与遮挡阳光造成的危害,同样要由法庭追究责任。因此有些时候需要采用散射型镜面玻璃,例如550型幕墙,仅能反射太阳光线的15%,其余一部分太阳光是通过对流与辐射的方式,既无方向性地散射出去,因此这种幕墙的隔热效能仍然是好的。

镜面玻璃出现之前,要想将不透明的墙与透明的窗组成一个连续的、整体的立面是很困难的。为了这种需要,往往采取牺牲功能的办法,在不需要开窗的地方开窗,或在需要开窗的地方不开窗,或是用线脚之类勉强性格不同的墙与窗框在一起。镜面玻璃的出现,使立面设计得到了最大的灵活性,使建筑达到称心如意的连续性,因而使建筑的体型设计趋于自由。因为镜面玻璃有样的特性,在其内表面,可以根据不同的功能需要来决定采光面积与采光孔的位置,其余部分可涂以多孔保温陶瓷或贴附其他保温材料以做成不透明的窗槛墙,不管这些变化多么不规则,却丝毫不影响外观。人们在室外看到的,永远是那样纯净连续晶莹的,堪与精致的工艺品比美的玻璃外套。

一般的玻璃幕墙,多镶嵌在铝或钢框子上,对连续完整地反映周围的景色,多少有些欠缺。英国在这方面的工艺可说是达到了较高的水平。前面提到的威廉.费伯和杜马有限公司办公楼,镜面玻璃是由四角精致的势板和螺丝固定于隐藏在玻璃背后的钢架上。更精致的做法是英国伦敦的世纪旅馆,其立面被称为“天墙”,在平整晶莹的墙面上,其墙面的分格,并不是像一般的幕墙那样一块玻璃就是一格,而是按照建筑艺术的要求,将两块玻璃划分在一格内。两块玻璃的周边是黑色的衬垫,而两块玻璃之间的对头缝,是一种透明的弹性材料,起防碰撞与密封的作用。如果不仔细看,简直就看不见有接缝,像是一块两倍大的玻璃一样。

光洁得一无所有。是玻璃幕墙具有的新时代气息的关键。1964年建造的,采用了很精致的花纹的玻璃砖幕墙的纽约科学技术博物馆,尽管建筑的新颖,但仍有十三、四世纪建筑风格之感。依笔者之愚见,就像流线型极光洁的汽车代替了堪称手工艺杰作的雕刻得极精美的马车一样。虽然我们仍然很喜欢去博物馆欣赏那些手工艺的杰作,但却无法否认,只有那线型极光洁的汽车,代表着我们已经进入的大机器生产的新时代。当然,建筑与汽车不同,新建筑风格是多种多样的,镜面玻璃幕墙仅是其中的一种。

不过论起机械化生产来,玻璃幕墙乃是最符合工业生产语言的,它整个安装工作已简化到纯粹是螺丝与衬势,完全可能归纳到工业化的范畴中。因此,它施工进度快,设计也趋于简化,就像一个机器的外壳,建筑师主要关心的,将是运用玻璃幕墙的手段,造出各种新颖的体型,至于玻璃幕墙本身,几乎全部工作都由玻璃幕墙承包公司来完成。

近十余年来,运用镜面玻璃这种新材料,已经建造了数量众多,形式新颖的建筑。除前面提到的外,例如1970—1976年,约翰逊在休斯敦闹市区一块76米见方的狭小地段上,建成了两座36层高,平面为梯形的大楼。在第29层开始,楼层以45。倾斜形成两个错开的屋顶形式,两楼间剩下的两块三角形空地,也以45。。斜坡建成玻璃幕墙的内庭。这新颖的玻璃幕墙造型被认为是处理如此狭窄地段的成功例子。此外,1964-68年,海因里奇设计的酢浆草叶形的芝加哥湖滨大楼,1960-64年,哈里森等设计的梭形的康猩狄格州哈特福德菲尼克.穆因尔人寿保险大楼,1967-73年,威廉和佩拉雷事务所设计的卵形加利福尼亚州贝利希尔大西部储蓄中心,1969-73年罗歇事务所设计折线形柱体的纽约联合国广场旅馆和办公楼,1972-76年库珀设计的弧形的多仑多省营电力公司(下图,陶永辉摄)等,都是用玻璃幕墙设计出各种独特形体的摩天楼,至于波特曼用圆柱体或圆柱体群建造的几幢旅馆,更是人尽皆知的了。

由于摩天楼建筑是本世纪才发展起来的,本无历史形成的形式所必须遵循,造出各种独特的形式,倒也不觉得奇怪。困难的是低层建筑中采用玻璃幕墙,与千百年来的传统风格究竟应该有何种关系?完全置历史形成的传统于不顾,似乎颇难被群众接受。例如1968-73年,由奥特尔事务所设计的北卡罗纳州的蓝十字与蓝盾牌总部就是一例。1971-76年,由格仑事务的设计的加利福尼亚西好莱坞设计中心,设计者着意使其体型与历史原有风格相呼应,做出类似出檐的造型,使人又感到有失玻璃幕墙应有的简洁的特色,画蛇添足。总之,这方面的困难是较多的。

即使对摩天大楼,造出如此众多的型体,持异议者也大有人在,对镜面玻璃这种轻飘得恍然若失的效果,也并非有口皆碑。有的人评论说:“人们一直在探索这类建筑,七十年代中期,大型公共建筑名誉扫地,以至要乞求别人来为自己辩解,如周围已有建筑,自己最好隐没不见……”“这种镜面玻璃建筑闪闪发光,洁净透明,似乎比阳光还轻,建筑外表因反射角度不同而变化,但室内如何,谁都可以瞎猜。它是包装,是广告,是演员与观众共同参与的戏剧。这种建筑不具有希腊式银行般的永恒面貌,但却都很显眼……”还有的评论认为,目前建造的大量的玻璃幕墙建筑,是一种可以对付任何功能,可以建在任何国度,不辩层数,没有尽度的印章式建筑,廉价的米斯(因为正牌的米斯是建筑艺术)。这些问题的争论,不是一下子能得出结论的,还是留待读者与实践去评判吧。

参考文献   [1]Arthur Drexles, Transformations in Modern Architecture. The Museum of  Modern Art, New york,1979   [2]Henry Lefer, High-performanceGlass.Through a Glass,《进步建筑》1976年6月号49-59页   [3]Jane Holtz Kay, Vove and Hare for Trouble-plagued Tower,《进步建筑》1980年12月号28页   [4]News Report,fohn Hancock Sues for Glass Damages,《进步建筑》1975年10月号40页   [5]童jun,新建筑与流派,中国建筑出版社,北京,1980

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