建築是文化與實用需求的有效結合，這種需求要求把不同建築材料以某種形式組合起來。在二十世紀上半葉，玻璃在其發展的最高水平階段顯示出了其存在的重要意義------大量而且廣泛的應用到建築工程領域，催生了玻璃幕牆的産生。玻璃幕牆的産生與發展，是适應人類實用需求的産物，從而帶動了建築科技與技術的進步，導緻了建築材料的飛躍發展。

在闡述玻璃幕牆的起源與發展前，首先應明确建築幕牆與玻璃幕牆的概念，依據《建築幕牆(GB/T21086-2007)》的定義，建築幕牆是由面闆與支承結構體系(支承裝置與支承結構)組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建築外維護牆。玻璃幕牆為面闆材料是玻璃的建築幕牆。由此，必須具備以下特征才能稱之為玻璃幕牆：

a.具有玻璃面闆和支承玻璃面闆的結構體系(支承裝置與支承結構);

b.相對與主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力;

c.不承擔主體結構所受作用。

1.玻璃幕牆的起源與發展

玻璃幕牆的發展是随着建築工程技術的不斷發展和進步而産生的，最主要的原因是高層建築技術的發展和人民對生活的美好追求。玻璃制造技術的不斷進步，促進了建築玻璃向前發展并形成了多個發展的重要時期，這些重要時期以玻璃制造技術的巨大進步和偉大建築的出現為代表。

公元8世紀，叙利亞的旋轉制盤術被證明對北方玻璃制造業的發展起過極其重要的作用。在公元1000年左右，已經會用旋轉法制作厚薄不均的平闆玻璃，北歐的制作者們将吹制法和旋轉法這兩種技術完美的加以統一，建立了相當規模的玻璃工業，這一創造迎來了哥特式建築時代。

2.2.2工業化時期

十九世紀，在工業化時期的歐洲，玻璃生産在所有領域都取得了重要進步：

a.1839年錢斯(Chance)兄弟成功改進了吹制圓柱玻璃的切割、打磨和抛光，同時改進了表面抛光工藝，降低了玻璃斷裂度，提高了生産效率，才能在1850～1851年短短幾個月為英國水晶宮(CrystalPalace)的建造提供大量平闆玻璃;

b.1856年弗雷德裡克·西門子(FriedrichSiemens)改進了熔爐專利，使操作流程更加合理及燃料減半，玻璃價格大幅下降;

c.19世紀末20世紀初，美國約翰·H·呂貝爾斯(John·H·Lubbers)研究出一種機械工藝，将吹制和拉延兩種方法結合起來，能生産出12米長,直徑800mm的玻璃。

2.2.3二十世紀

1902年埃米爾·弗克(EmileFourcault)成功發明了将玻璃熔融物直接拉延的工藝(垂直法)，出現了機器生産光亮的玻璃闆;

1906年利比·歐文斯(LibbeyOwens)發明了水平法玻璃生産工藝：緩慢地用一個抛光的鎳合金輥軸把玻璃熔液牽引成一個水平的平面，在一個60米長的冷卻槽内冷卻至手能觸及的溫度，然後按尺寸切割。這為拉伸法浮法玻璃的生産提供了重要的理論和實踐基礎。

玻璃在建築中得到大量的應用，與20世紀中葉兩個基本前提有密切關系：

前提一：法國聖戈班(Saint-Gobain)公司利用愛德華·貝内迪克特斯(EdwardBenediktys)于1909年獲得的專利制造夾膠玻璃;以及從1929年就開始實踐的，利用預壓玻璃方法形成堅韌的安全玻璃。

前提二：1955年阿拉斯泰爾·皮爾金頓(AlastairPikington)爵士發明了浮法工藝：利用熔融玻璃液漂浮在錫液表面上形成平整的玻璃闆。這種方法對制造優質大規格玻璃是革命性的。

3.玻璃應用建築的重要發展階段

考古發現，在羅馬時代的龐培(Pompei)和赫庫蘭尼姆(Herculaneum)兩地的别墅和公共浴室，首次将玻璃應用到建築的圍護結構中。這些玻璃面闆有些無框，有些放置在鋼框或木框裡，規格大緻為300mm×500mm，厚度在30～60mm之間。這些窗戶用玻璃面闆采用鑄制拉延法生産：将粘稠的玻璃液先潑到裝有沙子的框架桌面上，然後用鐵鈎拉延伸展。

3.1哥特式建築時期

北歐哥特式建築時期是第一個真正意義上的玻璃建築時代，最明顯的建築風格就是高聳入雲的尖頂及窗戶上巨大斑斓的玻璃畫，基督大教堂是哥特式建築的代表(圖2)。哥特式建築都具有較為統一的基本特征：石頭框架、扶壁、拱頂和彩色玻璃。在哥特式建築中，石頭框架隻存在壓力，材料受拉情況很少出現;拱頂和扶壁帶給人們對于環形空間的全新感受;巨大的玻璃窗子全是裝配而成的，小塊的玻璃靠金屬制成的框格将他們組合在一起，形成一面彩色玻璃牆。陽光透過窗戶的彩色玻璃射入屋内，顯得神聖而美麗，玻璃窗成為内部與外部、上帝與人的過濾器。花窗玻璃造就了教堂内部神秘燦爛的景象，從而改變了建築因采光不足而沉悶壓抑的感覺，并表達了人們向往天國的内心理想。

米蘭大教堂

教堂花窗

3.2巴洛克式建築時期

巴洛克式建築所關注的是空間的韻律和生動的畫面并可将其擴展至無限，光在這方面起了一個十分特殊的作用(圖4)。透過寬敞的窗戶和門的開口進入的明亮太陽光取代了哥特式教堂内分散的神秘光源(圖5)，光不但産生空間，還成為取消空間界限的手段。空間失去了它的物質特征：取消了空間的限制，用于分隔内部與外部厚重牆壁消失在背景中，牆壁變成了大的連續的金屬框架，使建築物與自然、内部與外部融為一體。這些結果表明巴洛克式建築将會獲得越來越重大的意義，開放式建築的日益增加的趨勢會導緻對玻璃的巨大需求必然會促進玻璃制造技術的進步。

聖卡羅教堂及其寬敞的窗戶

值得特别說明的是，在英國都铎建築時期，建築師羅伯特·史密斯松設計的哈德維克辦公廳(圖)和沃克索普宅邸建築(圖)，是首個“玻璃比牆還多的建築”：建築立面上布置了比率極高的窗子，主立面大部分都是巨大的玻璃窗組成，巨大的玻璃窗被輕便的石頭窗棂分成若幹塊。玻璃窗外形既有平面的也有曲面的，而且大部分玻璃窗并沒有可見的支撐構件。

哈德維克辦公廳

沃克索普宅邸

3.3溫室建築時期

溫室建築的發展從16世紀末延續到19世紀中葉，在建築發展的曆史中占據着重要地位，它沒有任何希臘式建築或者哥特式建築的痕迹。勞頓(Lawton)在1832年出版的《村舍、農莊和别墅建築百科全書》對溫室建築設計原理的關鍵内容作了如下描述：溫室上除了普通的熟鐵窗格條以外，沒有任何其它的主、次梁來加固屋頂，在安裝玻璃以前，一絲微風都會整個結構從頭到腳的晃動起來，一旦裝上了玻璃，整個建築就會變得足夠堅固了。由此看出：看似易碎的透明玻璃面闆實際上重要的受力原件，它加強了整個結構的剛度和穩定性。

在建築發展曆史中，由約瑟夫·帕克斯頓設計、于1851年建于倫敦海德公園的博覽會建築---英國水晶宮(CystalPalace)占據了中心地位，顯示了建築形式和風格上的超前思想。

英國水晶宮

3.4工(商)業建築的啟蒙式應用

從19世紀中期開始，商業街廊逐漸流行起來：它并不具有玻璃屋頂的建築内部，實際上是有遮蔽的内部街道，沿着街道兩邊是真正建築的商業門面。玻璃和鋼鐵的絕妙組合而成的玻璃屋頂可以保護人們免受風雨的侵襲。由朱塞佩·門戈尼(GiuseppeMengoni)于1861年設計、修建于1865年到1877年之間的維多利奧·瑪努埃萊二世街廊(VittorioEmanueleⅡ)是現代密封玻璃購物中心的先祖(圖9)，它采用19世紀流行的商場設計，頂部覆蓋着拱形的玻璃和鑄鐵屋頂，兩條玻璃拱頂的走廊交彙于中部的八角形空間。

維多利奧·瑪努埃萊二世街廊

工業革命期間，鋼鐵作為建築材料的出現以及鐵框架的發明為建築物的外觀設計開創了一個全新的天地。在這期間，建築外牆大大降低了其承重功能，框架結構能将樓闆承受的荷載直接傳遞給梁柱，使進一步開放外牆構造成為可能，直至最後僅用玻璃圍護結構懸挂在框架結構外面，作為建築物内部與外部的分界。1848年工程師詹姆斯·博加德斯(JamesBogardus)用預制的柱子和鑄鐵制造的窗格取代了五層樓的工廠的磚石建築外牆，這種預制的系統為建築外牆設計開創了一個新的領域。

科學研究發現空氣、陽光對身心健康有積極影響，将它應用于工廠建築，有助于提高生産力，這一理論大大促進了全玻璃建築物出現在工業建築的正立面。1903～1911年，在德國Giengen的瑪格麗特·斯蒂夫股份有限公司工廠東部的建築正立面(圖)，由延展到有三層樓高的半透明玻璃闆構成。

1911年，沃爾特·格羅皮厄斯(WalterGropius)在德國萊内河畔艾爾弗雷德的一座工業建築德國法古斯鞋楦廠部采用了一片玻璃牆，它采用了薄而透明的玻璃材料，突出于磚砌的梁柱表面，沒有任何承重功能。

斯蒂夫工廠和法古斯鞋楦廠

4.玻璃幕牆的出現與發展

被國際公認的最早應用玻璃幕牆的建築是由威利斯·傑斐遜·波爾克(WillisJeffersonPolk)設計、于1918年建成的美國舊金山哈裡德(Hallidie)大樓(圖)，它采用鋼筋混凝土結構，玻璃幕牆挂在伸出外牆軸線3英尺的懸臂水泥闆上，它具備了現代建築幕牆的所有特征：具有玻璃面闆和支承玻璃面闆的結構體系、相對與主體結構有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用。

舊金山哈裡德(Hallidie)大樓

在20世紀50年代，由于高層建築的發展，玻璃幕牆作為外維護結構在美國得到了長足的發展。由彼德羅·貝魯奇(PietroBelluschi)設計、于1947年建成的美國波特蘭市的公平儲貸大廈(TheEquitableBuilding)是世界上第一個采用玻璃幕牆的高層建築(圖)。由SOM公司設計、于1952年建成的美國紐約利弗大廈(TheLeverBuilding)是世界第一個最具完整意義采用玻璃幕牆的高層建築(圖)：a.玻璃和不鏽鋼框架安裝在建築物的正立面;b.與主體結構脫開,懸挂在主體結構上。

5.玻璃幕牆發展史上的曆史人物

作為二十世紀中期世界上最著名的四位現代建築大師之一，密斯·凡德羅(Miesvanderrohe)和沃爾特·格羅庇烏斯(WalterGropius)對世界建築幕牆的發展作出了巨大的貢獻。

密斯·凡德羅堅持“少就是多”建築設計哲學，它的貢獻在于通過對鋼框架結構和玻璃在建築中應用的探索，影響了全世界。其早在1919年就完整的提出玻璃幕牆摩天大樓建築方案(圖16)，開創了人類用玻璃作幕牆的先例。全球第一棟高層玻璃帷幕大樓西格蘭姆大樓便是出自密斯·凡德羅之手。

密斯·凡德羅被譽為鋼鐵和玻璃建築結構之父，玻璃幕牆的締造者。

沃爾特·格羅庇烏斯崇尚混凝土、鋼鐵和玻璃簡約建築風格，是現代主義建築學派的倡導人之一，他令20世紀的建築設計掙脫了19世紀各種主義和流派的束縛，開始遵從科學的進步與民衆的要求，并實現了大規模的工業化生産。其于1911完成的法古斯鞋楦廠，不但開創了現代主義建築顯赫，同時具有鮮明的現代建築幕牆特點，被譽為玻璃幕牆的開創者。“薩克森—安哈爾特州德紹包豪斯建築(圖19)”，它建于1925—1926年，主張并倡導“機械化大量生産建築構件和預制裝配”的建築方法。

6.點支式玻璃幕牆發展簡史

6.1理論初現

20世紀50年代期間，德國著名的科學家奧托·哈恩(OttoHahn)研究出一種将玻璃懸挂起來的形式，避免玻璃由于自重産生過大的變形，曆史上稱呼其為“哈恩玻璃懸挂系統”。1956年他為戴姆勒股份有限公司在維也納的汽車展覽室提出了類似的設計方案，然而由于種種原因沒有實現。

1964年，建築師亨利·伯納德(HenriBemard)設計并建造完成的巴黎廣播大樓，約4米高的玻璃面闆由黏結在後面的玻璃肋支撐，具有較強的抗彎能力。安裝在鉸接軸承上的夾具夾住玻璃，确保荷載由獨立的懸挂點分擔。這是世界上第一個吊挂式玻璃幕牆，也是點支式玻璃幕牆萌芽的開始。

巴黎廣播大樓

6.2玻璃與金屬連接構造技術進程

點支式玻璃幕牆，最重要的是要解決玻璃與金屬連接的構造問題。到今天，玻璃與金屬連接構造經曆了六種連接形式：

第一種：标準螺栓式

a.玻璃的重量全部由玻璃開孔的周邊來承受;b.不允許玻璃與主體結構存在任何位移。

第二種：連接夾闆式

a.玻璃的重量由玻璃與夾闆間的黏結物及其摩擦力承受;b.不允許玻璃與主體結構存在任何位移。

第三種：沉頭螺栓式

a.玻璃的重量和荷載由沉頭孔周圍區域承受;b.不允許玻璃有位移，對玻璃鑽孔精度要求較高。

第四種：栓闆組合式

a.玻璃的重量由柱栓承受,其它荷載由沉頭孔周圍承受;b.為了獲得所需位移,可以将該構件與鉸接裝置耦合在一起。

第五種：皮爾金頓平式體系

a.支撐點連接部位采用柔性墊圈,允許支撐點與結構有一定的相對位移;b.使彎曲玻璃和螺栓可以平移。

第六種：鉸接螺栓式

這是目前點支式玻璃幕牆中廣泛采用的球鉸連接方式，與前五種連接方式比起來具有革命式的進步，它解決了玻璃不承受彎曲荷載和扭曲荷載的問題。

鉸接螺栓式

6.3理論及支撐體系技術進程

吊挂式玻璃幕牆在1971～1975年經曆了更一步的發展，建築師諾曼•福斯特(NormanFoster)與玻璃制造商皮爾金頓合作，1975年在英國伊普斯威奇(Ipswich)建成的威利斯•費伯•杜馬斯大樓(WillisFaber&Dumas)，采用了半肋夾闆連接的方式，三層樓高的玻璃面闆從屋面頂部一直懸垂下來，玻璃肋懸挂于每層樓闆，在每層樓中部連接,支撐玻璃面闆，承受風荷載，已經具備了現代點支式玻璃幕牆的雛形。

威利斯•費伯•杜馬斯大樓

半肋夾闆連接采用了栓闆組合式，對折線組成的連續玻璃表面也進行了特殊的構造處理，這在吊挂式玻璃幕牆玻璃與金屬的連接構造上是一個不小的進步。

建築師諾曼•福斯特(NormanFoster)與玻璃制造商皮爾金頓合作再次合作，于1982年在英國斯溫登雷諾中心(SwindonRenaultCenter)首次将金屬件嵌固在玻璃面内------即皮爾金頓平式體系。

單層玻璃不是懸挂而是通過螺栓連接在支撐的鋼梁柱上，連接采用的皮爾金頓平式體系駁接構造，在點支式玻璃幕牆的發展過程中具有裡程碑式的重要意義。可以說是世界上第一點支式玻璃幕牆工程，比我國第一個點支式玻璃幕牆提前了13年。

建築師阿德裡安(AdrienFainsiber)于1980～1986年完成設計，并于1986年在法國拉維萊特建造的城市科學博物館(圖)，是世界上第一個完整意義的點支式幕牆，也是世界上第一個索結構點支式玻璃幕牆。

采用索桁架結構支撐體系，開創了索結構體系應用于玻璃幕牆的先河。玻璃起到了一定的結構作用，因為索結構支撐體系與其連接後，獲得了自身的穩定性。

玻璃采用12mm單片玻璃，每塊約2平方米左右，懸挂在頂部結構預應力彈簧結構上。在玻璃與連接中首次完整、系統的設計并使用了萬向球鉸，其構造原理一直沿用到今天。

法國拉維萊特城市科學博物館比我國第一個索結構支撐體系的玻璃幕牆提前了14年。

7.我國玻璃幕牆的發展

改革開放以後，随着與國外交流的日益頻繁，國外一些先進的建築科技和技術逐漸的被引入國内，建築幕牆技術經過國内的消化、理解和吸收，在我國得到了長足的發展。目前，無論從幕牆規模還是産量，我國正從幕牆大國向幕牆強國邁進。

1981年，廣州廣交會展館落成。在廣交會展館正立面出現了國内第一片玻璃幕牆工程，具備了現代玻璃幕牆的特征，可以作為我國玻璃幕牆時代的開始(圖)。

北京長城飯店是我國首家中外合資五星級飯店，由美國培蓋特建築設計事務所設計，北京市第六建築工程公司施工總承包，于1981年3月10日開工，1984年6月20日建成投入使用。是我國真正具有代表意義的玻璃幕牆工程，單元式明框玻璃幕牆，全部從國外進口。

北京長城飯店是目前國内行業公認的我國最早的應用玻璃幕牆的建築，但從時間上來看，它比廣州廣交會展館投入使用時間要晚。

北京長城飯店

1995年，由珠海晶藝玻璃工程有限公司設計并施工完成的建成深圳康佳展廳柱駁接點式玻璃幕牆，是我國第一個點支式玻璃幕牆工程。

1998年建成的、由法國夏邦傑建築事務所設計的上海大劇院，是我國第一個索結構點支式玻璃幕牆工程，受當時幕牆技術條件限制，其設計和施工均由國外人承擔。

由哈爾濱工業大學建築設計研究院、黑龍江省建築設計研究院設計的哈爾濱國際體育會展中心于2000年建成，是我國第一個單層索網點支式玻璃幕牆工程，幕牆面積約8000平方米，深圳三鑫特種玻璃技術股份有限公司承擔了索結構部分的設計與施工。

作為點式玻璃幕牆技術含量較高的單層索網幕牆的出現，迅速得到建築師的青睐，在北京保利大廈、重慶機場T2A航站樓、昆明新機場中得到了廣泛的應用。