玻璃建筑：操控光影也操控整座城市 科学世界·探索

　　无论是镶嵌五颜六色玻璃花窗的教堂，还是反射光影形成几何图案的巨大建筑，玻璃建筑在任何时代都引人注目。玻璃有时闪耀在太阳光下，有时映射出风景与周围环境融为一体，有时反射的图像发生扭曲，令人产生不可思议的感觉。伴随着施工方法的改进以及玻璃这种建筑材料的不断发展，诞生出了各种各样的玻璃建筑。让我们走进多彩的玻璃建筑世界。

　　在建筑上使用玻璃的历史可以追溯到古罗马时代。在公元79年火山喷发后被火山灰掩埋的庞贝古城中，公共浴场就安装了采光用的玻璃窗。之后就开始出现由小块玻璃组合而成的大玻璃窗。最具代表性的就是中世纪后期在欧洲发展起来的哥特式教堂的彩色玻璃花窗。

　　被誉为法国最美哥特式建筑的沙特尔大教堂，其玻璃花窗的深蓝色被称为“沙特尔蓝”。玻璃花窗五彩斑斓的色彩是通过向玻璃中加入金属氧化物而形成的。红色是向玻璃中加入了金或铜，紫色是加入了锰，褐色是加入了铁或硫，乳白色是加入了可以漫反射光的物质，蓝色是加入了少量的钴。沙特尔蓝的成因目前还不明确，据推测可能是由玻璃材料的硅砂中所含的杂质引起的。玻璃花窗的颜色根据材料和制作工坊的不同会有细微的变化，因此可以反映出制作的地区和年代。

　　玻璃建筑产生巨大变化是在工业革命时期。1851年英国伦敦世博会上出现的“水晶宫”具有划时代意义。这座建筑像一个巨大的温室，被玻璃板和钢骨架包围，它是最早的透明建筑。水晶宫可以从四面八方采光，因而室内光线万件珍宝。遗憾的是这座水晶宫1936年在火灾中被烧毁，现在已经不复存在了。

　　玻璃制造技术也有了很大发展。水晶宫使用的玻璃板采用了“吹制法”，这种方法是由玻璃内部吹气使玻璃像气球一样鼓起来，再把鼓起来的玻璃筒沿侧面展开使其形成板状。但是，这种方法制造出的玻璃板在大小、数量以及品质上都不稳定。后来，人们开始研究把黏稠的玻璃液像卷纸一样从窑炉中拉出来制造玻璃板的方法。20世纪50年代英国发明了“浮法玻璃”，确定了玻璃板的制造方法。

　　首座整体采用玻璃幕墙的摩天大楼是20世纪50年代在纽约建造的西格拉姆大厦。后来在全世界建起了很多座模仿西格拉姆大厦的摩天大楼。

　　这座建筑可谓是玻璃幕墙高层写字楼的“鼻祖”，于1958年竣工。相比1931年竣工的帝国大厦这种强调几何形状的装饰艺术风格的摩天大楼，西格拉姆大厦是用钢筋和玻璃幕墙（不承重的墙壁）组成的盒子形，给人留下了深刻的印象。为了提高防火性能，墙面的金属框没有使用铁，而是使用了铜。之后全世界多地都建起了模仿西格拉姆大厦风格的盒子形大楼。

　　玻璃幕墙摩天大楼的外墙使用了1万多块高反射率的玻璃，映射出湛蓝的天空。这座大楼作为波士顿的地标于1976年竣工，但走向竣工的道路并不容易。在施工过程中不断发生玻璃窗从高处坠落的事故。问题出在大楼的窗户为隔热使用了双层玻璃，但当时这项技术还不成熟。昼夜温差容易使窗框变形，导致玻璃产生裂缝，只能更换新的玻璃。

　　提起玻璃建筑的发展，不得不提到在玻璃上钻孔把玻璃连接在一起的“点支式工艺”。五十岚教授介绍道：“由于玻璃不使用窗框连接在一起，因此不透明的部分很少，可以打造出巨大的玻璃空间。”法国卢浮宫的玻璃金字塔就是典型的例子。

　　提起卢浮宫博物馆的玻璃金字塔，人们通常会联想到黄金破仑广场上的那座（上图）。但是，地下还有一座更为通透的倒金字塔（下图）。它像一座巨大的水晶吊灯向下悬垂，作为博物馆地下购物中心的采光天窗。在地上金字塔建成4年后的1993年建成。这个建筑采用了爱尔兰结构工程师彼得·赖斯开发的“点支式工艺”，通过减少连接玻璃的金属零部件，实现了近乎完全透明的外观，成为具有划时代意义的景点。之前的玻璃建筑都是先用金属框把玻璃镶嵌进去后连接在一起。而点支式工艺是在玻璃的四个角钻小孔，然后将大小匹配的特殊五金件镶进去后连接。利用这种工艺就可以制造玻璃天花板。

　　如今，玻璃建筑变得更加丰富多彩。有闪耀出五彩光芒的玻璃建筑，也有通过把透明玻璃和磨砂玻璃组合在一起来控制光的建筑，甚至还有与景色融为一体建筑，以及把小开口组合在一起设计成窗户来促进空气循环的建筑……总之，新生事物不断出现。五十岚教授说：“人类希望用玻璃制造出前所未有之建筑的欲望，永无止境。”

　　由两位日本建筑师创立的建筑事务所——SANAA，在多座建筑设计利用大块曲面玻璃，营造出不可思议的奇妙效果。在2021年完工的法国巴黎莎玛丽丹百货公司改造项目中，建筑外墙使用了大型波浪形玻璃。在融入周围传统街景的同时，玻璃的曲面将周围建筑复杂地反射出来，增加了街道的韵味。从这座建筑前经过，眼中的景色会不断变幻。

　　近年来还开发出了玻璃夹着薄太阳能电池板的“发电玻璃”。我们期待随着新技术的不断发展，能够出现更多的独具魅力的玻璃建筑。

　　更多内容欢迎阅读《科学世界》2026年10期“探索”栏目文章——《玻璃建筑：操控光影》。

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