
私たちはガラスについてあまり考えません。ガラスは本来、透けて見えるものであり、見られるものではないからです。しかし、今日の超高層ビル(ワン・ワールド・トレード・センターやドバイのブルジュ・ハリファなど、高さ1,200フィートを超える超高層ビル)を覆うハイテクで高強度のガラスは、建物の性能にとって、内部の鉄筋やコンクリートと同じくらい重要です。
超高層ビルの場合、最大の懸念は風です。地表近くでは、風は木々や丘、他の建物によって遮られます。しかし、建物が超高層、いわゆる境界層を超える高さまで上昇すると、こうした障害はなくなります。タワーは遮るもののない風の力に正面から直面することになります。しかも、建物は前面と背面の両方から風を受けます。正面から吹き付ける風はガラスを押し込み、側面を吹き抜ける風は低圧の渦を作り出し、ガラスを吸い込みます。実際、吸引力は正面からの圧力よりもさらに強くなることがあります。
建物が高くなるほど、風の影響は複雑になります。「これらの圧力と吸引力は、最上部の強風によって塔の下まで伝わり、塔の様々な場所、さらには基礎付近でも大きな力がかかる可能性があります」と、新ワン・ワールド・トレード・センターの設計を手がけた建築会社スキッドモア・オーウィングス・アンド・メリル(SOM)の構造エンジニアリング責任者、ウィリアム・ベイカー氏は述べています。
もう一つの大きな要因は光と熱です。高層ビルは内部の熱量が非常に大きいため、冬でも常に空調が必要になる傾向があります。空調は超高層ビルにとって最大のエネルギーコストです。超高層ビルには独特の課題があります。内部の熱量が大きいだけでなく、建物全体の大部分が近隣の建物よりも高く位置しているため、太陽光を遮るものがないのです。(近年、超高層ビルのほとんどがペルシャ湾や東南アジアなどの砂漠地帯や亜熱帯地域に建っていることも、状況を悪化させています。)
さらに事態を複雑にしているのは、超高層ビルの外壁がほぼ全面ガラスで、遮るもののない眺望を最大限に確保するために、高くて幅の広いガラスが重視されていることです。「最近人気になっているのは、最大14フィート(約4.3メートル)の高さまで、スラブからスラブ、あるいは床から床までガラスが敷き詰められたものです」と、超高層ビル向けガラスの主要サプライヤーの一つであるガーディアン・インダストリーズ社の建築設計マネージャー、ブルース・ミリー氏は述べています。
これは見た目だけの問題ではありません。ガラスは石材や鋼鉄よりも安価で、重量も大幅に軽量です。「ガラスは建築部材の中でも安価な部類に入ります」と、超高層ビル向けガラスの主要サプライヤーであるビラコンのシニア技術サービス担当者、ブライアン・ドーリー氏は言います。「見た目が良いだけでなく、性能も優れています。」
問題は、その大きさの窓ガラスは強風に耐えるために信じられないほど頑丈でなければならず、また、取り込む大量の光を補うような設計にしなければならないことです。
20年前なら、こうした課題の多くは克服不可能だったでしょう。当時の技術力は未熟だったからです。しかし、それから数年の間に多くのことが起こりました。「今のガラスは単なるガラスではありません」と、サウジアラビアのジッダにある高さ3,280フィート(約1,000メートル)のキングダムタワーを設計したエイドリアン・スミス+ゴードン・ギル・アーキテクチャーの超高層ビル技術担当ディレクター、ピーター・ワイズマントル氏は語ります。
最初の進歩はガラス自体の製造にあります。最近まで、建築家はガーディアン・インダストリーズのような企業が製造できるガラス板のサイズに制限されていました。
しかし、いわゆる板ガラス製造技術の進歩のおかげで、溶融ガラスを液体スズの層に流し込み、ゆっくりと冷却することで、メーカーは数メートル幅の厚いガラス板を製造できるようになりました。「ここ10年だけでも、メーカーはますます大きなガラス板を製造できるようになっています」と、超高層建築の設計を専門とするジョン・A・マーティン・アンド・アソシエイツの構造エンジニア、スティーブン・ボール氏は述べています。「今では幅6メートル、あるいはそれ以上のガラス板も製造できます。」

焼きなましされたガラス(焼き戻しガラス)はオーブンに入れられ、急速冷却されます。このプロセスは熱強化と呼ばれ、その後、製造業者や加工業者は様々な性能特性を得るために金属コーティングを層状に施します。これらのコーティングは、人間の髪の毛の1000分の1ほどの薄さであるナノメートル単位の層で施され、多くの場合、建物の独自のニーズに合わせて設計されたカスタム「レシピ」に基づいて、複数の層が重ねて施されます。例えば、クライアントは光を最大限に取り込みながら熱を最小限に抑えるガラスを求めるかもしれません。
最後に、超高層ビルの場合、ガラス片は切断され、重ね合わせられるか、または間に数センチの空気を挟んで構成される二重ガラスと呼ばれます(強度を最大限に高めるため、多くの超高層ビルでは、重ね合わせた一対のガラス板と、もう1枚の薄い一枚のガラス板を使用した三重ガラスが必要です)。
その結果、ほぼ 1 インチの厚さのハイテク ガラス バリアが誕生しました。このバリアは、ハリケーンの強風にも耐え、アラビア砂漠に降り注ぐ熱をほとんど反射するほどの強度がありながら、目に見えないほど完璧な透明度を誇ります。