ساختمان شیشه‌ای یکی از مهم‌ترین عناصر در طراحی مدرن محسوب می‌شود. وقتی که بیش از ۶۰ درصد از نمای ساختمان از شیشه تشکیل شده باشد، به عنوان نمای شیشه‌ای شناخته می‌شود. این نوع نماها، به دلیل شفافیت شیشه و توانایی در منعکس کردن نور، جزو محبوب‌ترین نماها در ساختمان‌ها در سراسر جهان هستند.
نمای شیشه‌ای، به عنوان یک دیوار شیشه‌ای، توانایی جدا کردن فضای داخلی و خارجی ساختمان را دارد و در عین شفافیت، می‌تواند از ورود آب و هوا به داخل بنا جلوگیری کند.
استفاده از نماهای شیشه‌ای در انواع مختلف ساختمان‌ها، از مسکونی تا اداری و تجاری، متناسب با نیازها و طراحی‌های مختلف صورت می‌گیرد. با این حال، ساختمان‌های بزرگ اداری و تجاری، به دلیل پتانسیل بیشتر برای استفاده از نماهای شیشه‌ای، از جمله محیط‌هایی هستند که این نوع نماها به خوبی جلوه می‌دهند.
طراحی، تولید و اجرای ساختمان شیشه‌ای
در طی سلسله مطالبی قصد داریم درخصوص طراحی و ساخت و اجرای نماهای شیشه ای (کرتین وال ها) مباحثی را مطرح نماییم. لذا این مهم را طی چند بخش تقدیم خواهیم نمود. در بخش اول با تاریخچه استفاده از شیشه و نماهای شیشه‌ای به طور خلاصه در دنیا آشنا خواهیم شد.
شیشه و ساختمان شیشه‌ای
در معماری امروزه علاوه براستفاده از سنگ‌های طبیعی، سرامیک‌ها، ورق‌های کامپوزیت و قاب‌های فلزی استفاده از شیشه‌ها در معماری ساختمان از اهمیت ویژه برخوردار هستند و از مختصات غیرقابل انکار اعتبار بخشی و پوشش و نماد خاص پروژه‌ها به شمار می‌روند.
شیشه یکی از مصالح بسیار قدیمی مورد استفاده درتمامی ساختمان‌ها می‌باشد. و در طی سال‌ها با تحولات اجرایی و کیفیتی رو‌به‌رو بوده و به شکل امروزی در اختیار استفاده کننده گان از این متریال مهم قرار‌گرفته است. تقریبا از اواسط قرن بیستم از شیشه‌ها علاوه براینکه در درب‌ها و پنجره‌ها استفاده می‌شده به‌عنوان پوشش پوسته خارجی بنا نیز مورد استفاده قرار گرفت، به همراه استفاده از شیشه در نمای خارجی بنا‌ها به‌صورت نامحدود استفاده درفضا‌های اسپندرال و نیز درخصوص ضعف‌های اجرایی از‌جمله عایق بودن و مقاومت فیزیکی شیشه‌ها نیز پیشرفت‌های شگرفی را تجربه کرده است.
پوسته‌های خارجی بنا‌ها علاوه بر نقش خود در زیبایی بیرونی نما و مسائل مربوط به مقاومت فیزیکی و فنی در قسمت‌های داخلی بنا‌ها هم که به‌صورت نمایان استفاده می‌شوند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
امروزه شاهد پیشرفت‌های عظیمی در تمامی زمینه‌ها و تکنولوژی‌ها هستیم و بحث شیشه‌های نما نیز از این امر مستثنی نیست سیستم‌های نصب شیشه‌ها برروی بنا‌ها (سازه‌های کرتین وال) از پیشرفت‌های بی‌شماری برخوردار شده‌اند و بد‌لیل علاقه به استفاده از شیشه‌ها در پوسته خارجی بنا‌ها سیستم‌های نگهدارنده این شیشه‌ها به‌سرعت به سوی پیشرفت‌های فنی و اجرایی پیش رفته است.
به‌طور‌کلی هر سازه که باربر نباشد یک نوع سازه غیر باربر محسوب شده و می‌بایست برای ایستایی آن تمهیداتی در نظر گرفت. از‌جمله، سازه‌ای که جهت نگهداری از شیشه‌ها در نماهای بنا‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند علاوه براینکه می‌بایست بار شیشه‌ها و نیرو‌های وارده را تحمل نمایند می‌بایست بار خود را به سازه اصلی (اسکلت) به طور صحیح نیز منتقل نمایند.
اجرای سیستم سازه‌ای کرتین وال برای اولین‌بار در سال ۱۸۲۰ در شهر فیلادلفیای آمریکا و برای نمای بیرونی یک بانک مورد استفاده قرار‌گرفته است.
واجرای سازه کرتین وال به‌صورت حرفه‌ای و برروی یک ساختمان با اسکلت فلزی در سال ۱۸۸۳ در یک برج در شهر شیکاگو به نام Home insurance تجربه شده است البته در سال ۱۸۵۱ در شهر لندن و ساختمان crystal palace با استفاده از قطعات ریخته‌گری شده آهنی حدود ۰۰۰/۳۰۰ قطعه شیشه برروی تمامی نمای بنا قرار گرفت و برای اولین‌بار بنای شیشه‌ای طراحی و اجرا گردید.
به این ترتیب آرام،آرام، استفاده از شیشه به همراه سازه‌های فلزی نگهدارنده شیشه بیشتر شده و نحوه اجرا و تکنولوژی این سیستم‌ها نیز متحول گردید.
استفاده از سازه فلزی نگهدارنده شیشه به‌عنوان پوسته خارجی، به‌صورت جدی در سال ۱۹۰۸ و مربوط به پروژه ۶ طبقه Boley clothing company است. در این سال‌ها تجربیاتی نیز علاوه بر آهن، با گالوانیزه، برنز و مس نیز انجام شده است.
از اولین سازه‌های نمای شیشه‌ای اجرا شده می‌توان به پروژه Empire state در سال ۱۹۲۹ در شهر نیویورک نیز اشاره نمود در این ساختمان برای اولین‌بار از ۴۰۰۰ پانل اسپندرال آلومینیومی استفاده شده و کل این نما در طی ۱۸ ماه اجرا گردید. از اولین معماران طراح و طرفدار استفاده از نماهای شیشه‌ای به‌صورت امروزه می‌توان به Walter Gropius اشاره نمود. استفاده از نمای شیشه‌ای آلومینیوم به‌صورت تقریبا امروزی در سال ۱۹۳۴ و در شهر Oregon در یک ساختمان ۱۲ طبقه اداری و تجاری انجام شده است.
لیکن درآن سال‌ها جزئیات نماهای شیشه‌ای فلزی بیشتر براساس سیستم‌های پنجره‌ای طراحی و اجرا می‌شده است و البته تمامی خواسته‌های امروزی شامل آببندی و هوابندی و محاسبات سازه‌ای دقیق امروزی را شامل نمی‌شد.
استفاده از شیشه و سازه کرتین وال آلومینیومی به‌صورت امروزی، بد‌لیل هماهنگی خاص این دو متریال از‌جمله خواص فیزیکی ویژه فلز آلومینیوم، سبکی، سختی مناسب، عدم زنگ‌زدگی و امکان طراحی و تولید جزئیات خاص از سال ۱۹۳۰ تقریبا شروع و در دهه۱۹۵۰ به اوج خود رسید. انجام سازه‌های نمای شیشه‌ای در ساختمان‌های بلند علاوه بر زیبایی خاص، دیگر شرایط فنی و اقتصادی پروژه‌ها را نیز به خوبی تامین می‌نمود.
استفاده از شیشه در تمامی بنا و بدون محدودیت در طرح‌های Mies van per Rohe و دز سال ۱۹۲۲ دیده شد، البته دلیل این فکر نیز کشف نحوه تولید شیشه‌های سکوریت (نشکن) در کشور فرانسه بوده است.
و براساس این پیشرفت جدید در صنعت شیشه و تفکر Rohe در سال ۱۹۶۳ آقای Henry Bernard نسبت به ساخت پروژه‌ای به نام Maison de la rodio و استفاده از قطعات شیشه بدون دیده شدن سازه نگهدارنده اقدام نمود و این نوع اجرای سازه نمای شیشه‌ای الهام بسیار قوی برای معماران شد.
به این ترتیب اولین شیشه‌های یافت شده در جهان مربوط به۴۰۰۰ سال قبل در مدیترانه شرقی و ۱۵۰۰ سال قبل در مصر و بعد‌ها در وندیک و اتریش و سپس از استفاده گسترده در تمدن‌های بعدی تا به امروز و قرن ۲۱ و زمان ما دچار تحولات شگرفی شده است.
و با افزایش سرعت پیشرفت تکنولوژی گستردگی استفاده و میزان مصرف شیشه بسیار فراتر رفته است. و به این ترتیب جرات استفاده از نماهای شیشه‌ای مطمئن و با جزئیات خاص سازه‌های کرتین والی، امروزه درکشور ما نیز بسیار مورد‌توجه قرار‌گرفته است. در مباحث بعدی درخصوص سازه‌های نمای شیشه‌ای کرتین وال، دلایل استفاده و انواع نماهای شیشه‌ای مطالبی مطرح خواهد شد.
انواع شیشه مورد استفاده در ساختمان شیشه‌ای
در طراحی نماهای ساختمانی، انتخاب شیشه مناسب برای ایجاد جلوه‌ای زیبا و عملکردی اساسی است. انواع مختلفی از شیشه‌ها از جمله شیشه‌های تک‌جداره، دوجداره، سه‌جداره و شیشه‌های با عایق‌های خاص برای استفاده در نماها به کار می‌روند.
شیشه بافت‌دار ساختمان شیشه‌ای
شیشه مشجر، یکی از نوع‌های جدید شیشه است که به دلیل کاربردهای گسترده‌ای که دارد، مورد توجه قرار گرفته است. این نوع شیشه در طیف شیشه‌های مات قرار می‌گیرد، اما به دلیل محبوبیت بالا و ویژگی‌های منحصربه‌فردش، معمولاً به صورت مستقل مورد بررسی قرار می‌گیرد.
از قدیمی‌ترین زمان‌ها، شیشه مشجر مورد توجه بوده و به دلیل طرح‌های برجسته و استحکام آن، از شهرت ویژه‌ای برخوردار است. این نوع شیشه می‌تواند به هر اتاق یا فضایی جلوه‌ای شیک و کاربردی ببخشد. همچنین، شناخته می‌شود که شیشه مشجر، با عناوینی همچون “شیشه طرح‌دار” یا “شیشه بافت‌دار” شناخته می‌شود.
شیشه رفلکس یا منعکس‌کننده
شیشه رفلکس یکی از محصولات مورد تقاضا در بازار است که به دلیل تنوع رنگی و مزایای آن شناخته شده است. این نوع شیشه به عنوان گزینه‌ای مناسب برای استفاده در پنجره‌ها در نظر گرفته می‌شود.
استفاده از شیشه رفلکس در ساختمان‌ها به منظور کاهش دما در داخل، محدود کردن نور مستقیم خورشید، حفظ حریم خصوصی در فضاهای داخلی، دکوراسیون داخلی و ایجاد نمای زیبا در بیرون ساختمان‌ها، آزمایشگاه‌ها و ساخت پارتیشن‌ها انجام می‌شود.
نصب این نوع شیشه به این صورت است که طرف آینه‌ای آن به سمت داخل و طرف دیگر که شیشه رنگی است به سمت نمای خارجی قرار می‌گیرد. شیشه‌های دوجداره رفلکس نسبت به نسخه‌های ساده دارای ضخامت بیشتری هستند و معمولاً در داخل پنجره‌های دوجداره استفاده می‌شوند.
شیشه فلوت (شیشه عایق دوجداره )
شیشه فلوت در فرآیند تولیدش شناور می‌شود که این ویژگی آن را از شیشه‌های ساده متمایز می‌کند. این نوع شیشه قبلاً وجود نداشته و توسط تکنولوژی جدید به وجود آمده است. در فرآیند تولید، شیشه در کوره ذوب شده و سپس در یک حوضچه پر از قلع قرار می‌گیرد تا سطح آن صاف شود و به ضخامت مطلوب برسد.
استفاده از قلع در فرآیند تولید باعث می‌شود شیشه بسیار صاف و بدون موج شکل بگیرد. این ویژگی باعث شده است که شیشه فلوت بسیار مورد استفاده قرار گیرد، به ویژه برای پنجره‌ها در ساختمان‌ها. این شیشه‌ها همچنین قابلیت سکوریت شدن را دارند که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان از شیشه فلوت به شکل ساده نیز استفاده کرد.
شیشه عایق سه‌جداره
در پنجره‌های UPVC، می‌توان از انواع مختلفی از شیشه استفاده کرد، از جمله تک‌جداره، دوجداره، سه‌جداره و حتی چهارجداره. شیشه سه‌جداره از سه لایه شیشه تک‌جداره به همراه دو اسپیسر تشکیل شده است. در فضای خالی که توسط اسپیسرها ایجاد می‌شود، گاز آرگون به فشار هوای بیرون تزریق می‌شود. وجود شیشه سوم در پنجره سه‌جداره باعث افزایش عملکرد عایقی می‌شود.
شیشه کم گسیل
شیشه کم‌گسیل نوعی شیشه ویژه است که نور خورشید را بازتاب می‌دهد و موجب مهار ورود بخش زیادی از امواج مضر ماورای بنفش به داخل ساختمان می‌شود. تحقیقات نشان داده است که استفاده از این نوع شیشه می‌تواند به صرفه‌جویی در مصرف انرژی منجر شده و از هدر رفتن گرما و سرمای داخل ساختمان جلوگیری نماید.
شیشه رنگی
در این نوع شیشه، از قطعاتی با رنگ‌های مختلف ترکیبی استفاده می‌شود که در یک چارچوب قرار می‌گیرند و برای ایجاد طرح‌های تزئینی، مانند آنچه در پنجره‌های موزه‌ها، مساجد و کلیساها یا خانه‌های قدیمی مشاهده می‌شود، به کار می‌روند.
شیشه سکوریت نما در ساختمان شیشه‌ای
شیشه‌های سکوریت، به علت مقاومت بیشتر و دوام بیشتر خود، مشکل اصلی شیشه‌های معمولی یعنی آسیب‌پذیری و شکنندگی را در ساختمان شیشه‌ای به حداقل می‌رسانند.
انواع شیشه سکوریت را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
شیشه سکوریت حرارت‌دیده (نشکن)
در این نوع از شیشه‌ها، حرارت به شیشه عادی و یکباره اعمال شده و سبب افزایش دوام و پایداری آن می‌شود. معمولاً این نوع شیشه در نماهای ساختمان‌ها استفاده می‌شود.
شیشه سکوریت لمینت (چند لایه)
در این روش، چندین لایه شیشه با استفاده از چسب‌های رزینی به یکدیگر متصل می‌شوند و باعث کاهش شکنندگی شیشه می‌شوند. به این ترتیب، در صورت وقوع ضربه، شیشه خرد نمی‌شود. این نوع شیشه معمولاً در درها، پنجره‌ها، دیوارهای شیشه‌ای و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سخن آخر
در کل، استفاده از شیشه و نماهای شیشه‌ای در ساختمان‌ها از جمله روش‌های مدرن و جذاب برای طراحی و اجرای ساختمان‌هاست. این انتخاب نه تنها به شیوه‌ی زیبایی به ساختمان می‌افزاید بلکه نورپردازی طبیعی را به داخل فضاهای ساختمان فراهم می‌آورد و در عین حال امکاناتی مانند عایق‌بندی صوتی و حرارتی را نیز فراهم می‌کند.
با توجه به تکنولوژی‌های پیشرفته، انواع مختلفی از شیشه‌ها و نماهای شیشه‌ای با ویژگی‌ها و کاربردهای متنوعی تولید می‌شوند که متناسب با نیازها و سلیقه‌های مختلف معماران و ساکنان ساختمان‌ها قابل انتخاب است. به طور کلی، نماهای شیشه‌ای باعث می‌شود ساختمان‌ها به شکلی متفاوت و مدرن ظاهر شوند و باعث ایجاد یک فضای پویا و دلباز در داخل ساختمان می‌شود که از نظر عملکردی و ظاهری هرچه بیشترین رضایت را برای ساکنان و بازدیدکنندگان فراهم می‌کند.
سوالات متداول
چرا باید از ساختمان شیشه‌ای استفاده شود؟
شیشه نور طبیعی را به داخل فضاهای ساختمانی هدایت می‌کند و زیبایی و شفافیت به نما اضافه می‌کند.
استفاده از نماهای شیشه‌ای در ساختمان‌ها وجود دارد؟
مزایا شامل افزایش نوردهی طبیعی و دید بیرون، اما معایب شامل کاهش حفاظت از حرارت و حریم خصوصی می‌شود.
چه عواملی باید در انتخاب شیشه مناسب برای نماهای ساختمانی مدنظر قرار گیرد؟
عواملی مانند عایق بودن حرارتی، عایق صوتی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر آلودگی‌های محیطی باید مدنظر قرار گیرد.