上海市建筑幕墻技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

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　　摘要：2010年上海世博會是一個萬國建筑的盛會，世博建筑在追求新材料、新技術(shù)等新的建筑科技方面業(yè)不遺余力，開啟了后世博時(shí)代上海萬國建筑的先河。本文以上海近年來典型建筑幕墻立面系統(tǒng)為研究對象，以幕墻設(shè)計(jì)的功能和視覺表現(xiàn)為主線，從材料、工藝、結(jié)構(gòu)體系、智能智慧等不同角度，對上海市典型公共建筑立面的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行初步說明和分析，望通過此研究對未來建筑立面的發(fā)展和設(shè)計(jì)提供一定的參考和借鑒。

　　關(guān)鍵詞：建筑表皮 單元式 超大板塊 雙曲 冷彎

　　1 前言

　　2010年上海世博會后，上海公共建筑無論從開發(fā)規(guī)模、材料創(chuàng)新、系統(tǒng)施工管理、先進(jìn)建造理念、工具等方面，都上了一個新的臺階，隨著上海虹橋商務(wù)區(qū)、真如、前灘、南外灘、世博地塊、莘莊、龍陽路、徐涇等新的辦公商業(yè)中心的開發(fā)，吸引大量的海內(nèi)外建筑師投身進(jìn)來，經(jīng)過近十年的建設(shè)，幕墻已頗具規(guī)模，由于上海地區(qū)特有的經(jīng)濟(jì)特色，外國建筑師在本地的項(xiàng)目較多，形成了類似萬國建筑蓬勃發(fā)展的局面，也代表了國內(nèi)較為先進(jìn)的幕墻設(shè)計(jì)和施工水準(zhǔn)。有必要對典型項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，給后續(xù)的建筑表皮設(shè)計(jì)與創(chuàng)新提供借鑒。

　　期間踴躍了一批設(shè)計(jì)水準(zhǔn)較高的幕墻設(shè)計(jì)單位(見附錄)，本文所選案例源于這些設(shè)計(jì)單位提供的素材，以上海市項(xiàng)目為主，部分項(xiàng)目輻射到全國。文中不再一一對應(yīng)詳敘。

　　2 主要特色

　　本次研究的對象是精選了近100棟來自這些設(shè)計(jì)單位的，有代表城市主要風(fēng)貌的現(xiàn)代公共建筑，其中金融辦公、文化、地鐵上蓋、商業(yè)、會展類成為主要的類型，也符合上海市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、精神文明建設(shè)雙規(guī)發(fā)展的現(xiàn)狀。

　　從體系上看，有球體玻璃幕墻，鱗片玻璃幕墻，可移動幕墻，風(fēng)鈴幕墻，防火玻璃（詞條“防火玻璃”由行業(yè)大百科提供）幕墻，反恐玻璃幕墻，雙層幕墻。從單元式幕墻的發(fā)展看，有超高層的面積超大(8平方米)單元板塊，巨型懸掛單元，外裝飾結(jié)合的復(fù)雜、異形單元體，大跨異形鋼結(jié)構(gòu)單元體比較突出。從構(gòu)造方面，有支撐龍骨（詞條“龍骨”由行業(yè)大百科提供）外做，外照明與外裝飾構(gòu)件一體化，構(gòu)件式裝飾網(wǎng)殼，玻璃鋁材復(fù)合抗風(fēng)系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)形式上看，座式幕墻大玻璃結(jié)構(gòu)體系，單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大跨空間異形鋼結(jié)構(gòu)體系，木結(jié)構(gòu)支撐，砌筑石材。從材料工藝創(chuàng)新看，有冷彎玻璃技術(shù)，氣枕玻璃，玻璃自由曲面，鈦瓦，銅鈑金工藝，不銹鋼鍍鈦，清水擠塑成型水泥板，玉石玻璃，藝術(shù)鋁板網(wǎng)，異形外裝飾鋁板，異形陶板（詞條“陶板”由行業(yè)大百科提供），GRC（詞條“GRC”由行業(yè)大百科提供），UHPC，PTFE網(wǎng)格膜等。體現(xiàn)了建筑外表皮表現(xiàn)形式的多樣性、幕墻系統(tǒng)復(fù)雜性和設(shè)計(jì)理念的先進(jìn)性。另外BIM在幕墻設(shè)計(jì)、施工、管理運(yùn)維上也逐步普及，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約社會成本。

　　人們通常看到的建筑往往不是建筑的真實(shí)結(jié)構(gòu)，而是建筑的表皮和外層設(shè)計(jì)。建筑的外層設(shè)計(jì)對于建筑就像衣服對于人，關(guān)系到自我展示的整體形象。作為代表城市風(fēng)貌的主力建筑，已經(jīng)不僅僅作為一種實(shí)用空間和環(huán)境協(xié)調(diào)而存在，而是一種具有深層次的城市文化內(nèi)涵的精神場所，反映出新時(shí)代的社會、經(jīng)濟(jì)、文化及人們的生活方式和審美取向。建筑師設(shè)計(jì)的作品在滿足空間功能及使用需求的同時(shí)，基于“建筑表皮與建筑實(shí)體等價(jià)”的新美學(xué)觀念，注重建筑外表皮的設(shè)計(jì)構(gòu)成及材料表現(xiàn)方式的探索，并在設(shè)計(jì)過程中重視建筑的視覺識別性、展示性、表現(xiàn)性、個性化及其信息化。

　　建筑表皮設(shè)計(jì)具有鮮明的文化識別性，這種文化特色一方面基于不同企業(yè)、政府或開發(fā)商的文化底蘊(yùn)，又集合了城市中各個社會群體的生活方式和價(jià)值取向。兼顧歷史和未來，促進(jìn)多元文化和諧共存的文化戰(zhàn)略，即鮮明的文化識別，是城市可持續(xù)發(fā)展中的重要一環(huán)。此外，從表皮的材料選擇以及體系上看，也體現(xiàn)了對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境資源保護(hù)之間沖突的重視，倡導(dǎo)減少生產(chǎn)中的資源利用、產(chǎn)品反復(fù)多次使用、以及廢棄物再利用的原則，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的和諧。基于此，這些案例的幕墻設(shè)計(jì)特色主要有以下幾個方面：

　　(1)體現(xiàn)不同國家、地區(qū)的文化特色，具有鮮明的文化內(nèi)涵和識別性。

　　(2)大量新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用。

　　(3)因地制宜，結(jié)合上海地區(qū)氣候條件。

　　(4)不同體系、材料的融合成為新的發(fā)展趨勢

　　(5)建筑外表皮設(shè)計(jì)理念已不同與2010年前傳統(tǒng)的建筑特色。

　　3 單元式幕墻

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：框架式玻璃幕墻系統(tǒng)、單元板玻璃幕墻系統(tǒng)、天幕鋼結(jié)構(gòu);幕墻材料（詞條“幕墻材料”由行業(yè)大百科提供）創(chuàng)新點(diǎn)：中空玻璃冷彎，幕墻系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)：冷彎幕墻。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：框架式玻璃幕墻系統(tǒng)、單元板玻璃幕墻系統(tǒng)、異形復(fù)合鋁板幕墻。

　　幕墻系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)：異形復(fù)合鋁板幕墻。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：干法單元幕墻系統(tǒng)。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：豎明橫隱單元式幕墻、框架式石材幕墻。3度傾斜單元式幕墻的經(jīng)典應(yīng)用。

　　塔樓項(xiàng)目立面幕墻呈上下單元板塊搭接程魚鱗狀;特別是在轉(zhuǎn)角部位程線性變化，且從底層往上逐層外擴(kuò)，至14層、44層外擴(kuò)最大;然后往內(nèi)收緊，至29層內(nèi)縮。

　　巨型懸掛單元體、防火玻璃幕墻等眾多創(chuàng)新，由于介紹的文章較多，本文不再累述。

　　雙曲面幕墻遮陽角（詞條“陽角”由行業(yè)大百科提供）度可調(diào)系統(tǒng)

　　幕墻特點(diǎn)：橫向波浪型裝飾條、豎向變截面裝飾條.

　　幕墻特點(diǎn)：單元體幕墻(含異形鋁塑板裝飾板)，BXH=3858X3900超寬單元板塊。

　　主要幕墻形式為塔樓雙層折紙幕墻系統(tǒng)、塔樓單層幕墻單元幕墻系統(tǒng)、裙樓GRC幕墻系統(tǒng)。

　　幕墻特點(diǎn)：雙曲單元式幕墻等，由于介紹文章較多，不再累述。

　　項(xiàng)目塔樓建筑高度99.7米，商業(yè)裙房高度19.7米。外挑玻璃飄窗設(shè)計(jì)成單元式幕墻，工廠加工組裝，現(xiàn)場整體吊裝。

　　本項(xiàng)目整體外形為雙曲面，在施工過程中結(jié)合BIM技術(shù)和單元板塊冷彎技術(shù)實(shí)現(xiàn)不規(guī)則曲面部位。

　　幕墻特點(diǎn)，單元體外掛復(fù)雜構(gòu)架單元體。

　　幕墻特點(diǎn)：單元式幕墻包括玻璃、異形陶板組合。

　　本項(xiàng)目極富創(chuàng)新的采用了外龍骨單元幕墻系統(tǒng)。幕墻設(shè)計(jì)將室外裝飾構(gòu)件結(jié)構(gòu)化，對幕墻安全、構(gòu)造、防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）、熱工、成本等方面進(jìn)行了綜合優(yōu)化，最終得到了完全滿足幕墻各項(xiàng)性能指標(biāo)，又能大幅提高材料利用率，降低材料使用量的幕墻系統(tǒng)，為外裝飾線條復(fù)雜的超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業(yè)大百科提供）表現(xiàn)提供了一種新的單元幕墻形式。。

　　幕墻特點(diǎn)：巨型20*2米巨型鋼單元幕墻系統(tǒng)

　　建筑為一座橫向的富有雕塑感、不同尋常的橫向玻璃體，坐落于一座宏偉清水混凝土（詞條“混凝土”由行業(yè)大百科提供）基座之上，外立面采用雙層玻璃幕墻（詞條“雙層玻璃幕墻”由行業(yè)大百科提供）(廊道式)，實(shí)現(xiàn)了建筑效果、功能、節(jié)能和舒適性完美結(jié)合。幕墻系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)：雙層玻璃幕墻內(nèi)外層采用不同的單元劃分形式，完成了全單元式雙層幕墻的單元模塊化分體組合設(shè)計(jì)。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：單元式玻璃幕墻，扭曲裝飾線條。幕墻外裝飾造型：寬700，進(jìn)深1000扭曲裝飾線條。直線型線條與幕墻單位融為一體;扭曲型線條為獨(dú)立的幕墻體系，懸浮于單元幕墻外側(cè)。扭曲線條通過鋁焊接及打磨工藝實(shí)現(xiàn)：單曲、雙曲、交叉工藝。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：外立面以“龍鱗“為創(chuàng)意元素，使用超大單元板塊和超寬鋁板相間排布，鋁板最外端凸出玻璃完成面400mm;單元標(biāo)準(zhǔn)分格3600*4400mm，最大單元板塊尺寸達(dá)4.02*4400mm，鋁板展開尺寸達(dá)3979*3365mm;玻璃橫向布置，在扶手高度設(shè)置了玻璃分格;鋁板呈五邊形設(shè)計(jì)，缺口部位設(shè)置了五邊形小玻璃形式，豐富了外立面效果;

　　幕墻材料創(chuàng)新點(diǎn)：鋁板分格較大，采用超寬超大規(guī)格，同時(shí)為了滿足平整度要求，基材采用5005系列;為呈現(xiàn)龍鱗效果，單元板塊交錯布置。

　　幕墻主要類型和特點(diǎn)：參數(shù)化全單元異形玻璃幕墻，垂直200mm全世界最高中庭玻璃墻。幕墻材料創(chuàng)新點(diǎn)：定制加工鋼球鉸鋼架支撐異性玻璃幕墻單元;鋼結(jié)構(gòu)采用水平拱豎向懸掛。

　　塔樓平面形態(tài)為四邊形，兩對角為圓弧角，另兩對角為凹槽，由下至上旋轉(zhuǎn)45°，并逐漸收分縮小，形成建筑曲面。建筑外表皮每層旋轉(zhuǎn)約0.6136度，導(dǎo)致每個分格板塊四點(diǎn)不共面的翹曲值在13~19mm之間。建筑外表皮為豎明橫隱的幕墻形式，強(qiáng)調(diào)塔樓的豎向線條。在塔樓角部及凹槽側(cè)面采用鋁板幕墻強(qiáng)化體量輪廓，進(jìn)一步體現(xiàn)塔樓旋轉(zhuǎn)上升的形態(tài)。幕墻系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)：外立面為扭轉(zhuǎn)造型;現(xiàn)場冷彎安裝法;空間框架法;平板錯位插接法。

　　4 總結(jié)

　　本文介紹了上海地區(qū)部分典型單元式幕墻近年來在功能形式上的案例，單元體偏向尺寸巨型、功能上室內(nèi)外裝飾一體化、遮陽一體化、雙曲造型、疊片式發(fā)展，超高層上應(yīng)用基本已經(jīng)普及。其他的案例待續(xù)。

　　本文篇幅有限，很多案例不能詳盡。有興趣的讀者可與作者聯(lián)系。

　　5 附錄

　　注：以上均為幕墻行業(yè)內(nèi)公司名稱簡稱。

作者單位：華建集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究總院