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一级结构师专业辅导:论幕墙在现代建筑中的应用

|0·2009-10-19 15:27:29浏览0 收藏0

  提起幕墙,人们总能联想到气势宏伟的摩天大楼,想到辉黄碧绿、晶莹剔透的玻璃墙面,想到现代化都市中那一幢幢玻璃方盒子建筑。它甚至成为公司企业实力的证据,城市的标志性建筑,人类文明进步的体现。说它是这个时代的标志,一点也不过分。

  本文就玻璃幕墙的产生、发展、特点、分类技术性能、对室内设计的影响、发展前景等多方面作如下阐述,以期让读者对幕墙能有一个全面了解,建立起完整的概念。  

  一、 玻璃幕墙的产生:

  世界建筑经过几千年的发展,各国家,各民族均出现了各具特色的建筑形式。但直到19世纪以前,由于建筑技术,材料等的局限,世界范围内的古典建筑发展较为缓慢。到20世纪20-30年代,建筑材料和建筑科学技术有了许多新的进展,特别是19世纪末叶以来出现的新材料、新技术得到完善充实并逐步推广应用。第一次世界大战期间发展起来的新技术在战后转为民用的趋势也促进了建筑业技术的更新。战后铝材也较多地应用于建筑物的内外装修,1927年美国出现了全部采用焊接的钢结构房屋。玻璃在建筑物中开始有了更广泛的应用,该年生产出安全玻璃,10年后出现全玻璃门扇,给建筑物带来了新的形象。建筑设备的进步更是明显。在这期间,西欧地区首先兴起了一股改革、试验、创新的浪潮,从中产生出20世纪最重要的建筑思潮和流派,即后来所谓的"现代主义建筑"。现代建筑强调建筑随时代发展而变化,要求建筑体现时代精神,同工业时代的条件和特点相适应,强调建筑师要研究和解决建筑的实用功能需求和经济问题。主张采用新材料、新结构,促进建筑革新,在建筑设计中运用和发挥新材料、新结构的特性。主张摆脱历史上过时的建筑传统的束缚。这时期出现了三位现代主义旗手和大师--格罗皮乌斯,勒。柯布西耶和密斯。凡。德。罗。其中著名的代表作品包豪斯校舍则大胆采用玻璃幕墙,玻璃墙面与实墙面发挥出不同的视觉效果,造成虚与实,透明与不透明,轻薄与厚重的对比,产生出生动活泼的建筑形象。在建筑大师中,对金属和玻璃的幕墙作精细研究并取得很大成就的首推密斯,他于1921年第一次画出全玻璃外墙的高层建筑方案,而第一个真正的全玻璃外墙高层建筑是1952年落成的纽约利华大厦。

  二、玻璃幕墙的发展

  1950-1952年,美国纽约建成了全玻璃墙面的利华大厦和联合国大厦,它一扫传统建筑敦厚的实墙体而成为光影兼备、玲珑剔透的虚墙面。以其简单轻巧的几何造型,变幻无穷的色彩,丰富多样的墙面影像,给人一种全新的感受。此后30年,玻璃幕墙成为现代建筑的主角。这一时代的建筑大师,都有其玻璃幕墙应用的典型作品,如雅马萨奇的纽约世界贸易中心,贝聿铭的中国香港中国银行大厦,巴黎罗浮宫扩建工程,丹下健三的东京市政厅大厦等作品,都以玻璃幕墙的应用给人们留下了深刻的印象。

  进入二十世纪八十年代,后现代建筑开始流行,在后现代建筑中,玻璃幕墙仍作为主要的建筑表现手段而应用,但它是以与铝板,石材交叉的形式而出现的。这一时期的建筑不再是单一的,全部为玻璃的虚墙面,更多追求建筑物的个性和建筑师的个人特征,强调虚实结合,变大面积幕墙为分散的玻璃幕墙点、线和块,与铝材,天然石材互相渗透,互相镶贴,互相结合,形成有虚有实,虚实结合的丰富之面。玻璃幕墙虚墙面,有透明、轻巧、明亮的感觉,铝材和石材墙面为实墙面,给人以沉稳、密实的感觉,两者的不同搭配,产生出不同的建筑效果。因此,铝板幕墙、石材幕墙也得到了更多的应用。

  进入20世纪末,世界范围内新现代主义建筑风格盛行,这时期的玻璃幕墙融合建筑地域性,有选择地借鉴和吸收过去建筑中有益的经验和成分,强调建筑物与城市环境的协调及城市精神的表达,满足社会文化心理需求。

  三、玻璃幕墙的特点

  玻璃幕墙将建筑外围护墙的防风、遮雨、保温、隔热、防噪声、防空气渗透等使用功能与装饰功能有机地融合,是建筑技术,建筑功能,建筑艺术的综合体。

  与传统的外墙比较,玻璃幕墙具有以下的特点:

  (一)、幕墙可以在建筑物体型上产生出丰富的变化,实现奇特的建筑艺术效果。适应任意几何形状、轻巧、透明、能制造出形状各异,非常规的建筑造型。

  (二)、玻璃幕墙通过反射外界光线,使建筑物表面情景交融、层层交错,近看景物丰富,远看又光彩照人。体现出光和影的艺术魅力。

  (三)、墙体自重较轻,通常为0.3-0.5KN/M2,只是砖墙的1/10-1/12,混凝土预制板墙面的1/7,从而降低了基础和主体结构的造价。提高了土建结构的可靠性,安全性。

  (四)、维护方便,幕墙均为不同部件装配而成,维修保养时可更换幕墙构件。

  (五)、能较好地适应旧建筑立面更新的需要,所以目前常用于已建工程的改造。

  四、幕墙分类及技术性能

  (一)、明框玻璃幕墙:铝(钢)龙骨显露在外表面的玻璃幕墙。玻璃直接固定在金属龙骨凹槽内,是较早采用的一种幕墙形式。优点是玻璃安装不需打结构胶,施工条件要求不高,安装简易质量易保证。

  (二)、半隐玻璃幕墙:铝(钢)横龙骨或竖龙骨显露在外表面,将建筑立面横向或竖向划分,增强了装饰艺术效果。

  (三)、隐框(全隐)玻璃幕墙:幕墙龙骨不显现。完整的幕墙玻璃表面反射着天空的色彩及周围自然景物和其他建筑物的倒影,丰富了的自身颜色随着不同季节,不同时间,光线的强弱不同而不断变化。

  (四)、单元式幕墙:是在工厂加工程度最高的一种幕墙。竖框、横框等元件在工厂加工好,并安装幕墙面板(玻璃、铝板、花岗岩等),形成单元组件,运往工地直接固定在主体结构上。通过拼合最终完成整幅幕墙。单元式幕墙最大特点是工地工期短,同时由于在工厂组装,可以用各种构图来组合,拚装成单元组件,这就为建筑师们发挥想象力提供了广阔的天地。

  (五)、点式玻璃幕墙:又叫接驳式玻璃幕墙。它改变了过去着重用玻璃来表现建筑、窗户、质感、体型的传统手法,而是更多地利用玻璃透明的特性,追求建筑物内外空间的流通和融合,人们可透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构系统,使这种结构系统从单纯的支承作用转而表现其可见性。由于这种奇特效果,虽然它诞生到现在只有30多年时间,已广泛地应用于各种大型公共建筑。

  (六)、其他幕墙

  1、铝板幕墙:饰面板为铝板的幕墙。具有造型独特,色彩丰富,耐候性强,防火性好,耐腐蚀,易清洁等优点。

  2、石材幕墙:面材为石材的幕墙。一般多用于低层的外墙,但石材幕墙本身的重量大大制约了其适用范围。针对这一问题,现已开发出一种新材料即石材蜂窝板,把真石材由30mm切薄为3mm-3.5mm,然后再在薄石板后面加25mm厚的铝合金蜂窝板,这样其强度不仅是石材的十倍,还保持了石材本身的花纹效果,更重要的是减轻了幕墙的重量,同等规格的石材蜂窝板的重量只有真石板的1/5。

  3、不锈钢幕墙:不锈钢饰面的幕墙。幕墙嵌板是用0.8-2mm厚不锈钢薄板冲压成槽形镶板制作而成,它需要在板中部加肋加强。美国芝加哥内地钢铁公司大楼外皮全部采用不锈钢,大楼本身同时成为钢铁公司特大醒目的产品展示。

  4、组合幕墙:面材为玻璃、金属、石材等不同材料组合成的幕墙。

  5、异形幕墙:随着建筑物外形向风格化和多样化发展,越来越多的建筑物将铝板、石材、玻璃采用特种结构造型,如:半单元、小单元、单元式结构幕墙;钢支架、钢拉杆、钢拉索点式幕墙;球形、椭圆形、锥形异型幕墙;智能型、节能型幕墙及各种异型天蓬等。异形幕墙使得建筑师们对现代建筑美的想象力得到最大限度地表达。

 

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  五、建筑幕墙对室内设计的影响

  室内设计总是受到建筑构造的制约,设计师则把设计的重点放在界面的装修与陈设的艺术设计上。建筑材料天然石材与木材代表了古典样式的时代特征,玻璃与钢结构的结合则成为我们这个时代最具代表性的建筑特征。幕墙钢材与玻璃的大量使用,促进了现代室内设计的诞生,依附于建筑内外墙面的装饰被减到了最少。幕墙建筑构造本身已成为室内装修的有机组成部分,无需再做装修。而代之以从室内环境整体出发的装饰概念。巴黎罗浮宫的室内外设计正好说明了这一点。

  六、我国玻璃幕墙业发展简况

  80年代国内改革开放后,玻璃幕墙以其巨大的吸引力,完全不同于秦砖汉瓦的形式,在我国内地扩散开来。我国铝合金幕墙工业从1978年开始起步。其发展从无到有,从仿制到自行研究发展,从生产低档产品到生产高新技术产品,从做中低层建筑门窗到干高层建筑现代化隐框玻璃幕墙,从只能加工简单中低档型材到挤压复杂截面的高档型材,从依靠进口发展到对外承包工程,从承担小工程到包揽大工程。其发展之快,势头之猛,连国外同行都感到吃惊。我国幕墙业的发展速度是世界之最,产量是世界之最,幕墙种类之多也为世界之最。每年正以500万平方米的速度生产各种幕墙。

  1985年,我国第一幢现代玻璃幕墙高层建筑--中外合资的北京长城饭店竣工。该工程幕墙建筑的设计、制造、安装、施工皆由外商负责。

  1991年,北京建成京广中心大厦,这是90年代初期全国最高的建筑,57层,208米高,采用钢框架结构。为适应钢结构变形较大的特点,同时为突出显现圆柱面外墙的优美线条,采用了银灰色明框玻璃幕墙,成为北京市最为壮观的现代建筑。京广中心玻璃幕墙强调了横向线条,水平明框粗细逐一相间,富于韵律感。裙楼部分则采用粉红色花岗石板墙面,与整个玻璃幕墙的轻巧形成对比,加强了建筑物的稳定感。在花岗岩基部墙面上,配上鲜红的水平线条,下部的暖色调与上部银灰幕墙的冷色调又形成明显对比,给人留下深刻的印象。

  其他如北京国际贸易中心(40层,160米)和中国大酒店(22层),整个建筑物采用三段划分:顶部檐口为水平带状实墙面;中部大墙面为茶色吸热玻璃明框幕墙,颜色较深;裙房为粉色花岗石墙面,颜色较浅,三段对比显著,整体效果良好。而玻璃和铝板的深圳国际贸易中心则成为八十年代初期中国第一高楼和深圳特区的象征。

  应该看到,在我国加入世贸组织后,我国与世界各国的贸易往来将进一步发展,国外商品更多的进入我国。我国的产品也要进入世界,其中铝合金玻璃幕墙是我国最有希望走向世界的产品之一。生产铝合金玻璃幕墙的主要材料的质量和价格,我国与世界水平相近,而我国劳动成本低于世界水平,这样铝合金玻璃幕墙出口前景看好,我们应认真学习国外幕墙公司经验,抓住机遇,把我国由铝合金玻璃幕墙的生产大国,转变为铝合金玻璃幕墙的出口大国。

  七、玻璃幕墙发展前景

  未来幕墙发展将朝着节能幕墙、智能幕墙、光电幕墙等方向发展。幕墙向高科技发展将成为主流。

  存在问题及处理措施

  1、能耗较大。特别是一些产品在节能与环保(隔音)方面存在较大缺陷。如铝型材导热系数大,玻璃幕墙又是建筑外围护结构中热交换最活跃,最敏感的部位,与混凝土砌体相比其热损失达5-6倍,这些都阻碍了行业的发展。研制开发高性能、高质量的节能环保产品势在必行。提高幕墙强度、气密、水密、保温、隔热性能,大量推广应用断热铝型材,中空玻璃和高质量的配件。普及推广"节能环保"技术,广泛采用节能幕墙。

  2、对周围环境有可能带来光污染。玻璃幕墙能反射强烈的太阳光线,一方面对建筑物本身的艺术效果产生正面影响,另一方面对周围环境也带来了负面影响。具体表现为以下几种形式:

  (1)建筑物低层玻璃幕墙反射光线到道路上,妨碍驾驶人员的视线,易引发交通事故。可在正对道路交通线的墙面低层部分采用铝板及石材饰面。

  (2)玻璃幕墙反射热量,凹墙面时还会使热量集中,影响人们居住,生活,使人感到不适。可利用虚实结合的分散玻璃幕墙予以减弱,设计落地玻璃幕墙时,改用反射率低的铝板,石材,于墙脚布置绿化树木,遮挡集中的热量,避免这种情况发生。

  综观幕墙的发展历程,百年来,随着社会经济的发展和人口的不断增长,城市用地日趋紧张,迫使房屋建筑向高空及地下发展,高层建筑成为现代化城市的时代特征,幕墙装饰也随之迅猛发展。未来十年将是我国建筑业大发展的十年,与其密切相关的门窗幕墙业前景将更加美好。

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