الزجاج المعماري هو الزجاج المستخدم كمواد بناء. يستخدم عادةً كمواد تزجيج شفافة في غلاف المبنى ، بما في ذلك النوافذ في الجدران الخارجية. الزجاج يستخدم أيضا للأقسام الداخلية وكميزة معمارية. عند استخدام الزجاج في المباني ، غالباً ما يكون من نوع الأمان ، والذي يتضمن زجاج مقوى ومشدّد ومغلف.
الزجاج المصبوب
بدأت النوافذ الزجاجية المصبوبة ، وإن كانت ذات صفات بصرية ضعيفة ، في الظهور في أهم المباني في روما وفيلات Herculaneum و Pompeii الأكثر فخامة.
زجاج التاج
واحدة من أقدم الطرق لتصنيع نوافذ الزجاج كانت طريقة الزجاج التاجي. تم قطع الزجاج المنفوخ الساخن مقابل الأنبوب ، ثم غزله بسرعة على الطاولة قبل أن يبرد. شكلت قوة الطرد المركزي الكرة الساخنة من الزجاج في ورقة مستديرة ، مستوية. ثم يتم قطع الصفيحة من الأنبوب وتشذيبها لتشكيل نافذة مستطيلة لتلائم الإطار.
في وسط قطعة من زجاج التاج ، بقيت بقايا سميكة من عنق الزجاجة المنفوخة الأصلية ، ومن هنا جاء اسم “بولس”. يمكن تقليل التشوهات البصرية التي ينتجها بولس عن طريق طحن الزجاج. كان تطوير حفاضات النوافذ المشطوفة جزئياً لأن ثلاث قطع عادية من الألماس يمكن قطعها بسهولة عن قطعة من زجاج التاج ، مع الحد الأدنى من النفايات والحد الأدنى من التشوه.
كانت هذه الطريقة لتصنيع الألواح الزجاجية المسطحة مكلفة للغاية ولا يمكن استخدامها لصنع ألواح كبيرة. وقد تم استبداله في القرن التاسع عشر من خلال عمليات الأسطوانة والصفائح والألواح المدرفلة ، ولكنه لا يزال يُستخدم في البناء والترميم التقليديين.
زجاج اسطوانة
في عملية التصنيع هذه ، يتم نفخ الزجاج في قالب حديدي أسطواني. يتم قطع النهايات ويتم قطع على جانب الاسطوانة. ثم يتم وضع اسطوانة القطع في فرن حيث تقوم الأسطوانة بالفتح في صفائح زجاجية مسطحة.
زجاج مسحوب (عملية Fourcault)
تم صنع الزجاج المصقول من خلال غمس أحد القادة في وعاء من الزجاج المصهور ثم سحب ذلك القائد بشكل مستقيم بينما يتم تقسية فيلم من الزجاج خارج الضخامة – وهذا ما يعرف باسم عملية Fourcault. تم سحب هذا الفيلم أو الشريط لأعلى بشكل مستمر بواسطة الجرارات على الحافتين أثناء تبريده. بعد 12 متر أو نحو ذلك تم قطع الشريط العمودي ويميل إلى مزيد من قطع. هذا الزجاج واضح ولكن لديه اختلافات في السُمك بسبب تغيرات صغيرة في درجة الحرارة خارج الحويصلة فقط عندما كانت تصلب. هذه الاختلافات تسبب خطوط تشوهات طفيفة. قد لا يزال ينظر إلى هذا الزجاج في المنازل القديمة. استبدال الزجاج العائم هذه العملية.
الزجاج المصبوب
طورها جيمس هارتلزاي في عام 1848. الزجاج مأخوذ من الفرن في مغارف حديدية كبيرة ، والتي يتم حملها على الرافعات التي تعمل على القضبان العلوية. من المغرفة يتم رمي الزجاج على سرير من الحديد الزهر على طاولة دوارة. ويتم لفها في ورقة بواسطة بكرة حديدية ، وتكون العملية مشابهة لتلك المستخدمة في صناعة الزجاج ، ولكن على نطاق أصغر. يتم تقطيع الورقة التي تم لفها على نحوٍ متقارب في حين أنها ساخنة وناعمة ، وذلك لإزالة أجزاء الزجاج التي أفسدها التلامس المباشر مع المغرفة ، والورقة ، التي لا تزال ناعمة ، يتم دفعها إلى الفم المفتوح من نفق التلدين أو درجة الحرارة الفرن الذي يتم التحكم فيه والمسمى باللهر ، والذي يتم نقله بواسطة نظام بكرات.
الزجاج المصقول
تبدأ عملية صفيحة الزجاج المصقول بالصفائح أو الزجاج المصقول. هذا الزجاج غير دقيق الأبعاد وغالبا ما يخلق تشوهات بصرية. كانت هذه الألواح الخام مسطحة مسطحة ثم صقلها. كانت هذه عملية مكلفة إلى حد ما.
قبل عملية الطفو ، كانت المرايا عبارة عن زجاج صفائحي حيث كان زجاج الصفائح تشويهات بصرية تشبه تلك التي شوهدت في الملاهي أو مرايا الملاهي.
صفيحة مدرفلة (مجعد) زجاج
يتم إنتاج الأنماط المتقنة الموجودة على الزجاج المدلفن (أو “الكاتدرائية”) بطريقة مماثلة لعملية الزجاج المسطح المدرفلة فيما عدا أنه يتم صب اللوحة بين بكرتين ، يحمل أحدهما نمطًا. في بعض الأحيان ، يمكن لكل من البكرات حمل نمط. يُعجب النموذج بالورقة بواسطة أسطوانة الطباعة التي يتم إسقاطها على الزجاج أثناء تركه لللفات الرئيسية بينما لا يزال طريًا. يُظهر هذا الزجاج نقشًا عاليًا. ثم يلدد الزجاج في لير.
الزجاج المستخدم لهذا الغرض عادة ما يكون أكثر بياضاً من الزجاج الشفاف المستخدم في التطبيقات الأخرى.
يمكن تصفيح هذا الزجاج أو تشديده تبعاً لعمق النمط لإنتاج زجاج أمان.
زجاج مصقول
يتم إنتاج 90 في المائة من الزجاج المسطح في العالم من خلال عملية الزجاج العائم التي اخترعها في عام 1950 السير ألستير بيلكنجتون من بيلكنجتون غلاس ، حيث يصب الزجاج المصهور على أحد أطراف حمام القصدير المنصهر. الزجاج يطفو على القصدير ، ومستويات خارج لأنه ينتشر على طول الحمام ، وإعطاء الوجه السلس لكلا الجانبين. يبرد الزجاج ويتصلب ببطء أثناء انتقاله على القصدير المصهور ويترك حوض القصدير في شريط متواصل. ثم يلد الزجاج عن طريق التبريد في فرن يسمى اللوهر. المنتج النهائي له أسطح متوازية شبه مثالية.
يحتوي جانب الزجاج الملامس للقصدير على كمية صغيرة جدًا من القصدير الموجود في سطحه. هذه الجودة تجعل من هذا الجانب من الزجاج أكثر سهولة لغلفته لتحويله إلى مرآة ، ولكن هذا الجانب هو أيضا أخف وأسهل للخدش.
يتم إنتاج الزجاج بسماكة متري قياسية 2 و 3 و 4 و 5 و 6 و 8 و 10 و 12 و 15 و 19 و 22 مم. ينتشر الزجاج المصهور العائم على القصدير في جو من النيتروجين / الهيدروجين إلى سمك يبلغ حوالي 6 مم ويتوقف بسبب التوتر السطحي. يرصد الزجاج الرقيق عن طريق مد الزجاج بينما يطفو على القصدير ويبرد. وبالمثل ، يتم دفع الزجاج السميك للخلف ولا يسمح بالتوسع لأنه يبرد على القصدير.
زجاج موشوري
الزجاج الموشور هو الزجاج المعماري الذي ينحني الضوء. كان يستخدم في كثير من الأحيان حول منعطف القرن العشرين لتوفير الضوء الطبيعي إلى مساحات تحت الأرض ومناطق بعيدة عن النوافذ. يمكن العثور على الزجاج الموشوري على الأرصفة ، حيث تُعرف باسم إضاءة القبو ، في النوافذ ، والأقسام ، والستائر ، حيث تُعرف باسم البلاط المنشور ، وكالمناشير على سطح السفينة ، والتي كانت تستخدم لإضاءة المساحات تحت سطح السفينة على السفن الشراعية. يمكن أن تكون مزخرفة للغاية. أنشأ فرانك لويد رايت أكثر من أربعين تصميمًا مختلفًا للبلاط المنشور. تتم إضاءة الإنارة المعمارية الحديثة عادة باستخدام فيلم بلاستيكي يتم تطبيقه على زجاج النوافذ العادي.
بلوك زجاجي
كتلة الزجاج ، والمعروف أيضا باسم الطوب الزجاجي ، هو عنصر معماري مصنوع من الزجاج المستخدم في المناطق التي تكون فيها الخصوصية أو الحجب المرغوب فيه مرغوبا فيه مع الاعتراف بالضوء ، مثل مرائب السيارات تحت الأرض ، والمراحيض ، وحمامات السباحة البلدية. تم تطوير كتلة الزجاج في البداية في أوائل القرن العشرين لتوفير الضوء الطبيعي في المصانع الصناعية.
زجاج صلب
الزجاج الملدن هو زجاج بدون ضغوط داخلية ناتجة عن المعالجة الحرارية ، أي التبريد السريع ، أو عن طريق تشديد أو تقوية الحرارة. يصبح الزجاج صلبًا إذا تم تسخينه فوق نقطة انتقال ثم يُسمح بالبرودة ببطء ، دون أن يتم إخماده. يتم طمر الزجاج المصقول خلال عملية التصنيع. ومع ذلك ، فإن معظم الزجاج المقسى مصنوع من الزجاج المصقول الذي تم معالجته بحرارة خاصة.
ينقسم الزجاج الصلب إلى قطع كبيرة خشنة يمكن أن تسبب إصابة خطيرة وتعتبر خطرا في التطبيقات المعمارية. تحظر قوانين البناء في أجزاء كثيرة من العالم استخدام الزجاج الملدن في المناطق التي يوجد فيها خطر كبير للكسر والإصابة ، على سبيل المثال في الحمامات وألواح الأبواب ومخارج الحريق وعلى ارتفاعات منخفضة في المدارس أو المنازل.
الزجاج الرقائقي
يتم تصنيع الزجاج الرقائقي من خلال ربط طبقتين أو أكثر من الزجاج مع طبقة داخلية ، مثل PVB ، تحت الحرارة والضغط ، لإنشاء ورقة واحدة من الزجاج. عند كسرها ، تحافظ الطبقة الداخلية على طبقات الزجاج المستعبدين وتمنعها من الانهيار. يمكن للطبقة البينية أيضًا أن تعطي الزجاج درجة أعلى من عزل الصوت.
هناك عدة أنواع من النظارات المغلفة المصنعة باستخدام أنواع مختلفة من الزجاج والطبقات التي تنتج نتائج مختلفة عند كسرها.
يستخدم الزجاج المغلف الذي يتكون من الزجاج الملدن عادة عندما تكون السلامة مصدر قلق ، ولكن التقليل ليس خيارًا. الزجاج الأمامي عادة ما يكون من الزجاج المغلف. عند كسرها ، فإن طبقة PVB تمنع الزجاج من التكسر ، مما يخلق نمط تكسير “نسيج العنكبوت”.
تم تصميم الزجاج المصقول المقسى لتكسر إلى قطع صغيرة ، ومنع وقوع إصابات محتملة. عندما يتم كسر كل قطعة من الزجاج فإنه ينتج تأثير “بطانية مبللة” وسوف تسقط من الفتح.
الزجاج المقوي الحراري المعزّز أقوى من الملدن ، لكن ليس بالقوة التي خفف منها. وغالبًا ما يتم استخدامه في الأماكن التي تثير القلق. لديه نمط كسر أكبر من المزج ، ولكن لأنه يحتفظ بشكله (على عكس تأثير “البطانيات الرطبة” من الزجاج المغلف المقسى) فإنه يظل في الفتحة ويمكن أن يتحمل المزيد من القوة لفترة أطول من الوقت ، مما يجعله أكثر صعوبة من خلال الحصول على.
الزجاج المعزز بالحرارة
الزجاج المعزز بالحرارة هو الزجاج الذي تم معالجته بالحرارة لتحريض ضغط السطح ، ولكن ليس لدرجة التسبب في “النرد” عند الانكسار بطريقة الزجاج المقسى. عند الانكسار ، يكسر الزجاج المعزز بالحرارة إلى أجزاء حادة عادة ما تكون أصغر إلى حد ما من تلك الموجودة على كسر الزجاج الملدن ، ومتوسط القوة بين النظارات الملدنة والمشددة.
الزجاج المعزز كيميائيا
الزجاج المعزز كيميائياً هو نوع من الزجاج الذي زاد من قوته. عندما ينكسر فإنه لا يزال يحطم في شظايا طويلة مدببة مماثلة لطفو (صلب). ولهذا السبب ، فإنه لا يعتبر زجاج أمان ويجب تغليظه إذا كان الزجاج الآمن مطلوبًا. الزجاج المقوى كيميائيا هو عادة ما بين ستة إلى ثمانية أضعاف قوة الزجاج الملدن.
الزجاج معزز كيميائيا عن طريق غمر الزجاج في حمام يحتوي على ملح البوتاسيوم (عادة نترات البوتاسيوم) عند 450 درجة مئوية (842 فهرنهايت). هذا يؤدي إلى استبدال أيونات الصوديوم في سطح الزجاج بأيونات البوتاسيوم من محلول الحمام.
على عكس الزجاج المقسى ، يمكن قطع الزجاج المعزز كيميائياً بعد التعزيز ، ولكنه يفقد قوته المضافة ضمن المنطقة التي يبلغ طولها 20 مم تقريبًا. وبالمثل ، عندما يكون سطح الزجاج المعزز كيميائياً خدشًا بعمق ، تفقد هذه المنطقة قوتها الإضافية.
تم استخدام الزجاج المعزز كيميائياً على بعض الستائر الطائرة المقاتلة.
زجاج منخفض الابتعاثية
يمكن أن يعكس الغلاف الزجاجي المغلف بمادة منخفضة الانبعاث الإشعاعي طاقة الأشعة تحت الحمراء ، مما يشجع الحرارة الإشعاعية على البقاء على نفس الجانب من الزجاج الذي نشأ منه ، مع السماح بمرور الضوء المرئي. وهذا يؤدي في كثير من الأحيان إلى نوافذ أكثر كفاءة لأن الحرارة الإشعاعية التي تنشأ من الداخل في الشتاء تنعكس من الداخل ، بينما تنعكس الأشعة تحت الحمراء من الشمس خلال الصيف ، مما يبقيها أكثر برودة في الداخل.
زجاج قابل للحرارة
الزجاج القابل للحرارة كهربائيا هو منتج جديد نسبيا ، مما يساعد على إيجاد حلول أثناء تصميم المباني والمركبات. تعتمد فكرة تسخين الزجاج على استخدام زجاج منخفض الانبعاث موفر للطاقة بشكل عام زجاج سيليكات بسيط مع طلاء أكاسيد معدنية خاصة. يمكن استخدام الزجاج القابل للحرارة في جميع أنواع أنظمة الزجاج القياسية المصنوعة من الخشب أو البلاستيك أو الألومنيوم أو الفولاذ.
زجاج ذاتي التنظيف
يطلق على ما يسمى (زجاج بيلكنجتون 2001) ما يسمى بالزجاج الذاتي التنظيف ، الذي يهدف إلى البناء ، والسيارات وغيرها من التطبيقات التقنية. إن طلاء ثاني أكسيد التيتانيوم على سطح السطح الخارجي من الزجاج النانومي يقدّم آليتين تؤديان إلى خاصية التنظيف الذاتي. الأول هو التأثير التحفيزي للصور ، حيث تحفز الأشعة فوق البنفسجية انهيار المركبات العضوية على سطح النافذة. والثاني هو التأثير المائي الذي ينجذب فيه الماء إلى سطح الزجاج ، مما يشكل طبقة رقيقة تغسل المركبات العضوية المنكسرة.
الزجاج العازل
يتكون الزجاج العازل ، أو الزجاج المزدوج ، من نافذة أو عنصر تزجيج من طبقتين أو أكثر من الزجاج التي تفصلها فاصل على طول الحافة ومختومة لخلق فراغ هواء ميت بين الطبقات. هذا النوع من التزجيج له وظائف العزل الحراري وتقليل الضوضاء. عندما يمتلئ الفضاء بغاز خامل ، فإنه جزء من تصميم معماري مستدام للحفاظ على الطاقة للمباني منخفضة الطاقة.
الزجاج المنقول
إن ابتكار الزجاج العازل عام 1994 هو عبارة عن زجاج قابل للإخلاء ، والذي لا يتم إنتاجه تجاريًا إلا في اليابان والصين. إن النحافة الشديدة للزجاج المسحور توفر العديد من الإمكانيات المعمارية الجديدة ، خاصة في بناء المباني والبناء المعماري التاريخي ، حيث يمكن أن يحل الزجاج الذي تم إخلاؤه محل الزجاج التقليدي الوحيد ، وهو أقل كفاءة في استخدام الطاقة.
يتم تصنيع وحدة التزجيج عن طريق سد حواف صفائح زجاجية ، عادة باستخدام زجاج لحام ، وإخلاء المساحة داخلها بمضخة تفريغ. يمكن أن تكون المساحة التي تم إخلاؤها بين الشريحتين ضحالة جدًا ومع ذلك تكون عازلًا جيدًا ، وتنتج زجاج نافذة عازل بسماكة اسمية تصل إلى 6 مم بشكل عام. أسباب هذه السماكة المنخفضة معقدة بشكل مخادع ، لكن العزل المحتمل جيد أساسًا لأنه لا يمكن أن يكون هناك حمل حراري أو توصيل غازي في الفراغ.
لسوء الحظ ، للزجاج المفرغ بعض العيوب ؛ صنعها معقد وصعب. على سبيل المثال ، مرحلة ضرورية في تصنيع الزجاج المُجلَّد هي إطلاق الغازات. أي ، تسخينها لتحرير أي غازات ممتزة على الأسطح الداخلية ، والتي يمكن أن تتخلص من الفراغ في وقت لاحق. وتعني عملية التسخين الحالية أنه لا يمكن تشديد الصقل المفرغ أو تعزيز الحرارة. إذا كانت هناك حاجة إلى زجاج أمان مفرغ ، فيجب تصفيح الزجاج. كما أن درجات الحرارة العالية اللازمة لإطلاق الغازات تميل إلى تدمير الطلاء “الناعم” منخفض الفعالية للغاية والذي يتم استخدامه غالبًا على أحد الأسطح الداخلية أو كليهما (أي تلك التي تواجه الفجوة الهوائية) من الأشكال الأخرى من الزجاج العازل الحديث ، من أجل منع فقدان الحرارة من خلال الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، لا تزال الطلاءات “الصعبة” الأقل فعالية مناسبة للزجاجات التي تم إخلاؤها.
وعلاوة على ذلك ، وبسبب الضغط الجوي الموجود على السطح الخارجي لوحدة التزجيج التي تم إخلاؤها ، يجب فصل صفحتين من الزجاج لمنعهما من الثني معًا ولمس بعضهما البعض ، مما يؤدي إلى هزيمة هدف إخلاء الوحدة. يتم تنفيذ مهمة فصل الألواح عن طريق شبكة من الفواصل ، والتي تتكون عادة من أقراص صغيرة من الصلب غير القابل للصدأ التي يتم وضعها على مسافة حوالي 20 مم. تكون الفواصل صغيرة بما يكفي بحيث لا يمكن رؤيتها إلا على مسافات قريبة جدًا ، عادةً ما يصل إلى 1 متر. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن الفواصل سوف تجري بعض الحرارة غالباً ما تؤدي في الطقس البارد إلى تشكيل أنماط مؤقتة على شكل شبكة على سطح نافذة مفرغة ، تتكون إما من دوائر صغيرة من التكثيف الداخلي تتمحور حول الفواصل ، حيث الزجاج أبرد قليلاً من المتوسط ، أو عندما تكون هناك ندى في الخارج ، دوائر صغيرة على السطح الخارجي للزجاج ، يكون فيها الندى غائباً لأن الفواصل تجعل الزجاج أقرب منها قليلاً.
يميل توصيل الحرارة بين الألواح ، التي تسببها الفواصل ، إلى الحد من فعالية العزل الحراري الإجمالية التي تم إخلاؤها. على الرغم من ذلك ، لا يزال الزجاج المنجرف مؤمِّناً مثل الزجاج المزدوج التقليدي السميك ويميل إلى أن يكون أقوى ، حيث يتم ضغط الألواح الزجاجية المكونة من الغلاف الجوي معاً ، وبالتالي تتفاعل عمليا كصفيحة سميكة إلى قوى الانحناء. كما يوفر الزجاج المُخلى أيضًا عزلًا جيدًا للصوت بالمقارنة مع الأنواع الشهيرة الأخرى من زجاج النوافذ.
متطلبات البناء رمز الزلزالية
رمز البناء الأكثر حداثة المفروض في معظم الولايات القضائية في الولايات المتحدة هو كود البناء الدولي لعام 2006 (IBC ، 2006). مراجع IBC لعام 2006 لطبعة 2005 من الأحمال النموذجية الدنيا للتصميم للمباني وغيرها من الهياكل التي أعدتها الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE، 2005) لأحكامها الزلزالية. ASCE 7-05 يحتوي على متطلبات محددة للمكونات غير الهيكلية بما في ذلك متطلبات الزجاج المعماري.
خطر أشعة الشمس المنعكسه
إذا صممت بشكل غير صحيح ، يمكن أن تعمل الأسطح المقعرة بكميات كبيرة من الزجاج كمركزات شمسية حسب زاوية الشمس ، مما قد يؤدي إلى إصابة الناس وإلحاق أضرار بالممتلكات.