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幕墙在我国的应用及存在的问题

来源:艾凯特托尼克(上海)建筑设计咨询有限公司  作者:*  日期:2014-12-31
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  建筑幕墙是当代的一种新型建筑外墙形式,虽然历史不算悠久,却因其众多突出的优点在世界众多国家被广泛推广并取得突飞猛进的发展。以铝合金玻璃幕墙为起点,已扩展到铝面板、铝塑复合板、石板和全玻璃结构以及上述几种幕墙混合运用的多种形式的建筑幕墙,在技术和工艺上也日趋完善和成熟。

  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  大多数为玻璃幕墙建筑,它们充分利用了金属结构的灵活多变,以满足建筑造型的需要,人们透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构体系。玻璃的晶莹剔透和金属结构的坚固结实完美结合,“美”与“力”的体现,增强了“虚”与“实”对比的效果。我们所居住的城市,所使用的建筑,它们的面貌都离不开玻璃,玻璃以其精美的形态,丰富的色彩成为人们生活环境中的一部分。玻璃的反射性,锐利性和明确性特质也正是我们时代本身的持质。

  在众多公共建筑中,幕墙建筑的经典之作,当推法国巴黎卢浮宫前的玻璃金字塔入口。卢浮宫是法国历史上有名的古建筑和博物馆。华人建筑师贝聿铭将扩建部分放置在卢浮宫地下,避开了场地狭窄和新旧建筑冲突的矛盾。又可以引进大量自然光到地下。扩建部分的入口放在卢浮宫主要庭院的中央,这个入口设计成一个边长为35m 高约22m 的玻璃金字塔,金字塔的体形简单而突出,全玻璃的墙体清明透亮,没有沉重拥塞之感。这座金字塔的设计与施工体现了当代工业生产的精细工艺:骨架是重达95 吨的不锈钢构(词条“钢构”由行业大百科提供)架,由10 多位工程师历4 年时间设计而成;所用的玻璃清澈透明,经特制后在英国切割好,然后在艳阳天下精密地镶嵌到位,这个过程被称为“真真正正调校钢琴的工作”。

  在我国建设迅猛的阶段,以玻璃造型的建筑也出现在众多大中小城市,其鲜亮的外形,变幻不定的景象为城市市容增色不少。我国较早采用玻璃幕墙的实例,为22 层高的北京长城饭店。该楼采用银灰色全反射8mm 厚的钢化玻璃幕墙。上海最早采用玻璃幕墙的为联谊大厦,为镀膜玻璃明框架幕墙。

  北京亚运体育馆是国内第一座全部采用国产铝合金框架、茶色中空玻璃安装成的玻璃幕墙体育馆。

  坐落在人民广场市府大厦西侧的上海大剧院建成于1998 年。其建筑风格新颖别致,融汇了东西方的文化韵味。剧场主体是一个大玻璃方盒子,反向圆弧形屋顶由6 个电梯井筒体顶托在盒子之上,屋顶利用凹形空间设露天音乐厅,露天音乐厅上设可移动玻璃蓬盖,必要时可用玻璃篷盖遮风挡雨。这样的结构形式和材料选择,使总建筑面积达6.2 万m2、高38m的大剧院显得轻盈飞动。

  上海大剧院的玻璃幕墙选用的是第三代玻璃幕墙一钢索玻璃幕墙,它的特点是不需要用金属框架固定,而是采用不锈钢索和不锈钢爪组成玻璃悬挂体系,悬挂749 块厚度为15mm的纯白幕墙玻璃组成玻璃整体幕墙。使大剧院达到白天朦胧、夜晚在灯光下通体透明似水晶般宫殿的效果,幕墙玻璃还采用了欧洲高科技的彩釉印刷工艺,即自上而下,由疏到密地印了淡淡的白小方格花纹,白小格花纹覆盖率达95%,可以反射30%的紫外线,减少了光污染和暖房效应。

  说到幕墙工程,也不能不提到上海科技城。上海科技城位于上海市浦东新区世纪大道东端,浦东行政中心的南侧,位置显要。项目占地近7 万平方米,总建筑面积9 万m2,该建筑的幕墙工程主要有以下几部分组成:金属板屋面、玻璃大堂球体、两侧外墙玻璃和石材幕墙等。科技城的整个设计方案极具现代理念。它以转合的弧形平面,螺旋上升立体为主体,覆盖在一片由西向东,缓缓上升的巨形翼状屋顶之下,高度为10~49m。盘旋上升的巨型扇形屋面外观简洁流畅,配以银色喷涂铝合金板块,以扇形放射性分割,营造出巨翼起飞的动感和力度。中央大堂的卵型大球体是一个三轴长度分别为68m、50m和42m的空间椭球体,全部由空间铝钛合金网壳结构和通透大玻璃构成,形成一个巨型门洞式的通透空间。天光云影等自然光的直接引入和建筑物夜间的人工照明,使科技馆尽显卵型大堂壳体的晶莹剔透。而这个椭球体就是用2356 块不等边三角形中空钢化玻璃、3337根杆件,和1183 块节点板编织出来的,成为科技城庞大建筑物中一颗耀眼的明珠。

  科技城的其它部分的幕墙则充分利用了玻璃、铝板和石材这三种材料。其中石材幕墙采用了背栓干挂结构,使加工、安装精度高,施工速度快;铝板幕墙采用结构式防水干法式施工结构,使幕墙表面不易污染、装饰效果好;玻璃幕墙由于大部分部位没有结构无法固定幕墙的受力杆件,且玻璃分格很大,为解决钢结构施工误差大的问题,采用钢铝结合式结构,将铝框与钢框之间设计成螺接方式,通过锯齿形铝型材断面将铝框进行多方位的调整固定,保证了幕墙的施工精度。

  三、汽车展厅:

  汽车展厅使用幕墙作为外墙围护结构是再合适不过的了。不管是玻璃幕墙还是彩钢幕墙,或者是其二者的组合都会营造出一种精致轻盈、赏心悦目的效果。

  3 幕墙工程中的技术问题

  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,每年以500 万m2 的速度生产各种幕墙,在世界各国是从来没有的。我国幕墙业的发展正由小到大,由不正规向比较正规的方向发展。我国幕墙在大城市以发展单元式幕墙为主,单元式幕墙的优点多,施工快,精度高;在中等城市仍以隐框玻璃幕墙(词条“隐框玻璃幕墙”由行业大百科提供)为主要发展方向。

  目前,我国建筑幕墙产品已经实现了从金属框格—平板玻璃(词条“平板玻璃”由行业大百科提供)的单一平面结构玻璃幕墙( 包括明框、半隐框、隐框玻璃幕墙) 向金属壁扳幕墙、石材壁扳幕墙、全玻幕墙、复合饰面材料幕墙及采光玻璃屋面等多品种结构体系的过渡;实现了平面结构体系向平面组合单元结构体系和三维结构体系的过渡;实现了从铝合金单一金属结构体系向彩色涂层异型钢管材、不锈钢异型管材等多元金属结构体系的过渡。建筑幕墙品种和性能基本满足了新型高层建筑和特种公共建筑对围护结构使用功能、建筑物理性能以及建筑外墙装饰效果的需要。但不可否认,我国的幕墙工程尚存在着很多技术问题:

  3.1 防灾问题

  从幕墙建筑开始应用以来,世界各地都有玻璃幕墙受灾的惨痛记录。其中,较严重的灾害是震灾、火灾、雷灾,其次是风灾、水灾等。玻璃幕墙在建筑物立面的应用,使得建筑的外表围上一层金属骨架,有些玻璃幕墙一通到顶,并且在屋顶部位设有金属压顶板(词条“顶板”由行业大百科提供)。这些大量的铝合金构件,虽然表面有不导电阳极氧化膜,但是由于较薄,抵挡不住直击雷或侧击雷的雷击。所以,一旦遭到雷击,将会使氧化膜击穿,就又可能引起火灾。另外玻璃的聚焦性强、耐火性差,玻璃幕墙又容易因为幕墙和楼板之间的缝隙而产生烟囱效应,这些因素导致火灾成为幕墙受灾的最主要灾情之一。针对玻璃幕墙火灾和玻璃幕墙的特点,可以采取的防火对策有:使用安全材料:从玻璃的选材上尽量选择防火玻璃(词条“防火玻璃”由行业大百科提供);尽量减少雷击:幕墙金属框架系统应与主体防雷体系可靠连接,形成闭合网状环路,并经检测接地导通;进行竖向防火分隔:在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1h,高度不低于0.8m 的不燃烧实体裙墙;幕墙与楼板、隔墙处的间隙采用不燃烧材料严密填实,以阻止和控制火灾垂直方向的蔓延;完善救灾措施:在建筑内设置排烟系统和自动喷淋系统,提高消防灭火救援装备的先进性。

  3.2 光污染问题

  玻璃幕墙的光污染( 或称为噪光),是指高层建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃,当直射日光和天空光照射到玻璃表面上时由于玻璃的镜面反射( 即正反射) 而产生的反射眩光

  既然玻璃是造成光污染的主要罪魁祸首,那么解决这个问题还要从玻璃本身入手。选用具有减少眩光性能的玻璃。通过新型玻璃材料的研究、开发和使用,或对现有玻璃加以处理能够有效控制有害反射光,同时又不增加室内的热效应(即节能效果更佳),这是一种最为简捷有效的解决光反射问题的构造技术方法。

  这类材料主要有:吸热玻璃(词条“吸热玻璃”由行业大百科提供)、回反射玻璃和贴漫反射膜玻璃等。后两者是比较理想的幕墙玻璃,将会在未来的幕墙工程中得到越来越多的应用。另外还可以通过改革幕墙形体、改善饰面材料组合等措施加以解决光污染问题。

  3.3 节能问题

  建筑幕墙特别是玻璃幕墙是建筑围护结构中热交换最活跃、最敏感的部位,因此节能技术也一直伴随幕墙发展的始终。

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