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建筑結構丨一篇看完中國幕墻40余年演變史！

2024-10-23 15:27:09http://www.callls.com

通過對比分析開放式與封閉式幕墻體系、全隱與設有裝飾線條幕墻、粗壯與纖細通透幕墻、平面與自由曲面異形幕墻、標準化與異形肌理幕墻風格,分析了相應的幕墻核心技術演變過程。

我國幕墻核心技術演變及發展趨勢分析

摘要：中國幕墻技術經過40多年的蓬勃發展，由初期僅憑經驗設計階段升級為現在的理論化、系統化和規范化的發展階段。幕墻為現代建筑重要的組成部分，將逐漸成為建筑的多功能“皮膚”。通過對比分析開放式與封閉式幕墻體系、全隱與設有裝飾線條幕墻、粗壯與纖細通透幕墻、平面與自由曲面異形幕墻、標準化與異形肌理幕墻風格,分析了相應的幕墻核心技術演變過程。以神經建筑學為基礎，探索設計堅固、舒適和創新的幕墻道路。

引言

我國建筑幕墻工業規模逾4500億，已為實現建筑個性化外形及其功能，創造了不可替代的價值。國內建筑幕墻從1984年修建的長城飯店應用以來有近40年的發展歷程[1]，目前已步入新技術、新材料、新工藝的智能信息化、綠色環保化、工廠裝配化等全方位發展階段。而數字化、智能化和節能技術為幕墻新的多樣化創新提供了強有力的工具，造型及其功能的多樣性越來越符合現代人的需求。而且幕墻作為建筑子系統,在滿足建筑量身定制設計的過程中“個性化”既是必然也是追求審美和商業價值的共同需求。

在行業發展進程中，幕墻的“風格”不斷演化，圍繞安全性、舒適性、美觀性和經濟性而持續改進，這恰恰表明建筑幕墻與人性及人的社會性緊密聯系在一起。世界上諸多重要事情均發生在界面處，地球表面孕育生命，大腦皮層產生意識，而建筑表皮同樣也是建筑與外界交換物質、能量和信息的重要界面(表 1)。將生物皮膚與建筑表皮對比發現，相對皮膚通過生物機體內穩態化進行調節，建筑則通過人與表皮互動，反饋調節建筑內環境。可以預見，建筑外皮以生物皮膚功能作為參考系，朝個性化方向發展，終將成為“感應和生產能量的皮膚”。

表1 生物皮膚與建筑表皮氣候適應性機制對比

1、幕墻核心技術演變過程

從建筑發展視角來看，某種幕墻風格盛行一段時間后將產生內在的轉向需求。因此無論是造型、結構體系和材料，或者工藝，可通過改變風格來滿足人們喜新厭舊的審美定位要求，但唯獨不變的是對安全、舒適和美觀的需求[4]。圖 1為1997年到2011年期間國內技術風格轉變各階段的代表性幕墻工程,經歷了以下互相交錯重疊的幾個階段，每個階段都涉及一些核心技術,如：1)全隱框幕墻；2)干掛裝配幕墻；3)點式玻璃幕墻；4)雙層幕墻；5)單層索網幕墻；6)綜合集成幕墻：如LED屏幕、光伏幕墻等；7)材料多樣化自由曲面幕墻；8)肌理幕墻。

▲ 圖1 各技術風格階段代表性幕墻工程

為了把握幕墻核心技術風格轉變脈絡,選擇一些具有全局性屬性的開放式體系、纖細通透化、自由曲面和個性化肌理等幕墻技術，進行針對性剖析和探討。

2、開放式與封閉式幕墻體系

表2為開放式與封閉式鋁板幕墻優缺點對比[5]。開放式幕墻能體現工業化產品感覺,而材料集成單元幕墻結構,為其提供了便于實現的工藝。例如，1999年建造的上海中銀大廈采用開放式石材、鋁板和玻璃組成的單元式幕墻體系(圖2)，至今已經歷20余年，其開放式石材依然如新、精致,品質感保持良好。事實上，近40年來,關于幕墻構造要“開放”還是“封閉”一直存在不同的聲音，而開放系統通過實際工程案例以無可辯駁的優越性給出了答案。不過對先進的開放式系統來說，室內側氣密性達標、保溫構造連續和良好的腔體通風呼吸是其成功的前提，應值得重視。

表2 開放式與封閉式鋁板幕墻優缺點對比

▲ 圖2 上海中銀大廈及開放式幕墻結構

3、通透纖細幕墻技術

幕墻的通透性是保證建筑美觀的必要條件之一。實現通透幕墻一般通過采取增加幕墻單塊玻璃面積，提高玻璃可見光透過率(visible light transmittance, VLT)，使用更加纖細的構件等措施。通過系統性地調研發現,近40年來，一些地區的玻璃幕墻單塊玻璃面積普遍增加了4倍以上。以深圳和上海一些幕墻玻璃(圖3)為例，單塊玻璃板塊面積從最初的1.8m2到現在的8m2，增長約4.5倍。目前，寬度2.4m的單塊玻璃很普遍,裙房所用玻璃更是由6m高增加到20m左右，如北京泰康保險大樓大堂所用玻璃為3.1m

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