建筑构造——幕墙

建筑幕墙构造设计探索阶段•1851～1950•1851年英国伦敦工业博览会水晶宫（CrystalPalace）是第一个采用玻璃幕墙的建筑。•在探索阶段不断进行玻璃品种、质量以及型材质量，重点解决防渗漏、隔音、保温、硅酮结构密封胶材料老化等问题，这一阶段被称为第一代幕墙。发展阶段•1950～1980•突出特点：采用新技术和新材料，找到了解决影响幕墙发展的各项问题的途径和方法，如研制推广隐框、半隐框玻璃幕墙所用硅酮结构胶，具有良好的粘接性、变形性能、耐老化性等。•这一阶段具有代表性的玻璃幕墙建筑如美国宾夕法尼阿尔考大楼(AlcoaBuilding),它是世界上首次采用压力平衡原理成功解决防渗漏的幕墙建筑。这一阶段的幕墙被称为第二代幕墙。发展阶段•1950～1980•纽约帝国大厦，1931发展阶段•1950～1980•纽约利华大厦，1951•SOM推广阶段•1980～1996•在发达国家，进入80年代以来建筑幕墙的推广应用范围日益拓宽，建筑幕墙的技术含量不断增加，新技术应用日渐增多，呈现出多样化、工厂化、现代化特点。•金属幕墙、天然石材幕墙、混凝土幕墙等均趋成熟，进入工程实用；单元式幕墙被大量的推广，幕墙的基本单元全部在工厂内制造，在施工现场主要是进行组合和安装，不仅提高了幕墙的施工效率，而且大大提高了幕墙质量。•在建筑设计方面，则出现利用玻璃的光学效应，由建筑师创造出各种奇异的建筑造型。例如西班牙的巴伦西亚天文馆，球形的天文馆被覆盖在一个透明的拱形罩下，在罩的一侧，一个巨大的门上下开启与闭合，露出里面的球形天文馆，就像是一张一合的眼帘。当这种运动反射在前面的浅水池中时，眼睛的联想就更为强烈了。推广阶段•1980～1996•巴伦西亚天文馆，1991•卡拉特拉瓦•球形的天文馆被覆盖在一个透明的拱形罩下，在罩的一侧，一个巨大的门上下开启与闭合，露出里面的球形天文馆，就像是一张一合的眼帘。当这种运动反射在前面的浅水池中时，眼睛的联想就更为强烈了。推广阶段•1980～1996•毕尔巴鄂古根海姆美术馆，1997•弗兰克·盖里提高阶段•1996～目前•主要以智能性玻璃幕墙的现代大型生态办公建筑为发展方向。•智能性玻璃幕墙是指幕墙以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节幕墙的保温、遮阳通风设备系统，以达到最大限度降低建筑物所需的一次性能源，同时又能最大限度的创造出健康、舒适的室内环境。•目前的智能性玻璃幕墙建筑，技术上主要是通过双层玻璃幕墙来实现的。虽然双层玻璃幕墙一次性建设投资较大，但它一方面可以降低建筑能耗，保护生态环境；另一方面，建筑物所需能耗降低，可以减少建筑设备的一次性投入，特别是可以大量节约建筑运营成本。提高阶段•1996～目前•旧金山新联邦大楼，2007•莫菲西斯•联邦大楼不单美化了旧金山的轮廓，在外形上给人极强的视觉冲击，而且还是座完完全全的环保建筑，大楼内85％的工作空间可获得自然光，窗户由电脑控制，可自然通风，使用一个最小功率的空调便可维持楼内温度，其耗能是同类型大楼耗能的一半。钢板外墙设有网眼，用以通风，使这座宏伟的大楼成为自空调发明以来，美国西岸首座自然通风的大厦。大楼朝南一面装有穿孔金属板，它们既是整栋大楼外观设计的一部分，也是实用的遮阳屏，能够在挡住直射阳光的同时，为大楼内的办公室提供温和的采光，即使离窗户最远的座位也能享受到自然光。提高阶段•1996～目前•上海中心，2014•Gensler建筑设计事务所•上海中心将达到绿色环保的要求。Gensler公司表示整座大楼将采用多项最新的可持续发展技术，使大楼拥有最新的稳定结构设计和可更新的能源系统，例如它的外墙技术就将是一项环保节能的创新的外层皮肤技术。Gensler公司希望上海中心通过中国绿色建筑委员会的测试和认证，成为一幢“绿色高楼”。提高阶段•而在整个大厦的内部将建造9个空中花园，为目前国内首创。Gensler公司的设计显示，大楼采用“同轴双层”的设计，即大楼内部为一个圆形的主建筑空间，大楼的主要功能都集中在其中；而外层为大楼的玻璃幕墙，因此外观上看来，上海中心更具通透感。两层空间的中间区域被充分利用，在垂直方向上被分隔成9层，将建造成具有中庭作用的空中花园，在具有几十米挑高的“空中花园”中小憩，让人有更大更舒适的空间感。大楼里还将建造一个公共公园，公园内还将有一个开放的圆形剧场供市民使用。我国幕墙发展及现状起步期•1983～1994•我国建筑幕墙技术起步比较晚，在改革开放以前，由于生产力水平低下，城市内建筑物多为6层为主的多层房室，既无幕墙设计要求，又加上思想禁锢，建筑幕墙技术几乎成了人们不敢问津的技术禁区。•改革开放以后，随着思想的解放，在80年代从国外引进了建筑幕墙技术，并在1984年建成了第一栋玻璃幕墙建筑—中外合资的北京长城饭店与第一栋现代办公用的玻璃幕墙建筑—上海联谊大厦。•主要是生产构件式明框玻璃幕墙，后来引进了隐框幕墙，摸仿国外技术，无中国行业规范和标准，技术质量水平较低。•建设部1994年的776号文件明确了设计院和幕墙公司的分工：建筑设计单位负责选型、提出设计要求，幕墙的设计及施工都由幕墙公司负责完成，这种设计与施工不分离的模式一直延续到今，这是中国大陆幕墙工程的管理的特点。•中国第一片幕墙•中国第一栋幕墙建筑中国最早幕墙广交会展馆北京长城饭店起步期•1983～1994•北京长城饭店，1984•这座单元式中空玻璃明框幕墙的板块是在比利时制作的，国内负责安装。通过这个工程的实践，我们第一次接触到幕墙的设计施工技术。起步期•1983～1994•上海联谊大厦，1985•中国第一栋现代办公用的玻璃幕墙建筑起步期•1983～1994•幕墙一旦出现，就迅速在国内各大工程中得到应用，其发展之迅猛超出了人们的想象。1988-1991年间，采用玻璃和铝板幕墙的高层建筑如同雨后春笋在各地出现。•其中，深圳国际贸易中心是国内第一个超过50层、超160米的工程，首次采用了茶色玻璃和铝板。•北京国贸中心则全部为茶色中空玻璃明框幕墙。1988年建成的深圳发展中心是国内第一个隐框玻璃幕墙。成长期•1995～2002•1995年初成立了中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会，这是中国大陆幕墙步入成长期的标志。这一时期除明框玻璃幕墙外，发展了隐框幕墙，铝板及石材幕墙，开发了单元式幕墙，1995年引进点支承幕墙，引进国外技术的同时，开始结合国情有所创新。•1996年以后，一些优秀的民营企业集团以其更加顺应市场经济发展的企业管理机制和技术创新的运作模式，推动了中国大陆幕墙行业的进一步发展。这批骨干企业完成的幕墙工业产值约占全行业工业总产值的70％左右，在中国大陆国家重点工程、城市标志性建筑、外资工程以及国外工程建设中，为全行业树立了良好的市场形象，成为全行业技术创新、品牌创优、市场开拓的主力军。•技术创新、科技进步推动了我国建筑幕墙工程市场的发展，加速了建筑幕墙、铝门窗产品质量的升级，拓宽了市场空间，开发研制了节能的幕墙、铝合金门窗，为今后中国大陆建筑幕墙的可持续发展奠定了基本条件。成长期•1995～2002•上一个世纪九十年代，我国全面改革开放，城市建设迅猛发展，办公楼、酒店、大型公共建筑大量兴建，给幕墙行业带来了空前广阔的机遇，幕墙工程进入高速发展的新十年。•新的玻璃面料使幕墙更加多姿多彩，玻璃幕墙在1995年突破了300米的高度，并且第一个点支幕墙工程——深圳康佳展览馆建成，为许多大型公共建筑的玻璃幕墙应用打开了技术之门。成长期•1995～2002•1997年，深圳新时代广场建成，石材幕墙达到了175米的空前高度。而上海的东方明珠电视塔则将双曲铝板和玻璃板幕墙应用于超高特种构筑物。1998年上海金茂大厦将玻璃幕墙的高度提升至420米。可持续发展期•2002～目前•在这一时期，中国大陆铝门窗及建筑幕墙产品还将继续保持稳步增长的事态，2004年铝门窗的年产量还将维持在1．5亿m2，在建筑门窗市场的占有率将保持在55％以上。但是其产品结构会有较大的改变，断热铝型材、中空LOE玻璃、优质五金配件等产品的铝合金节能门窗的使用比例将较大提高。•建筑幕墙预计平均年产量约3000万平方米，现有幕墙品种：明框、隐框、金属、石材、单元、框架、点支承等幕墙逐渐提高和成熟。•双层幕墙、光电幕墙、遮阳板幕墙、生态幕墙、智能幕墙、膜结构幕墙、动态幕墙等将逐渐有所发展，不少公司将会拥有更多的自己知识产权的新技术。•建筑幕墙仍将是中国大陆公共建筑外维护结构的主导。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会的工程将是全世界建筑幕墙行业的亮点，将是中国和世界优秀幕墙公司展示自己实力和最新技术的舞台。可持续发展期•2002～目前•幕墙年生产量已超过5000万平方米，而且逐年增长的势头正旺，占世界幕墙年产量80%以上，成为世界幕墙生产大国。•大量工程实践经验积累的基础上，我国幕墙技术水平现在已经有了质的飞跃，不仅保持幕墙大国的地位，更向幕墙强国迈进。•在近十年中，我们把建筑幕墙应用到一批高度400米以上的超高层建筑中。•我们还建成或在建大批大型公共建筑，其金属屋面面积往往超过10万平方米，玻璃幕墙和采光顶的面积往往超过8万平方米，规模之宏大，技术难度之高，世界上也是少有的。•我国的幕墙走出了国门，迈向了世界。中国幕墙公司从加工出口、分包安装到承包幕墙工程，到现在境外工程年总合同额超过百亿元。•我们不仅完成了国外许多高层建筑和公共建筑的幕墙工程，而且像迪拜哈里法塔这样高度达828米，幕墙工程量达8亿人民币的世界第一高玻璃幕墙，也是由中国公司完成。可持续发展期•2002～目前•国家大剧院•4万平方米的椭球形钛板和玻璃屋面•水立方•ETFE薄膜气枕式幕墙可持续发展期•2002～目前•深圳湾体育中心•鄂尔多斯博物馆幕墙技术的发展趋势幕墙技术的发展趋势•近年幕墙技术提高主要表现•幕墙做法新颖特别：许多工程采用不规则分块幕墙、非光滑表面幕墙、大曲率双弯板材、特殊外饰和遮阳板、复杂表面形状和新奇构思的幕墙等。•新型材料的应用；特种玻璃、不锈钢和钛铜锌等非铝金属板、砂岩洞石等非花岗岩石板、陶板、PVC板和ETFE膜材已在工程中大量应用。•柔性和刚柔结合的支承结构系统应用：张拉索杆结构支承和索网支承幕墙广泛采用。•双层通风幕墙。•光伏幕墙和光伏—视频幕墙。•幕墙的研究工作广泛开展、继续深入。•高精尖幕墙的设计与施工，超高和超大规模幕墙建造技术提高。•工程建造能力大大增强。幕墙的新表现形式•1．非常规划分板块的幕墙•大多数幕墙采用四边形板块，近年来幕墙形状日趋复杂，采用三角形板块更能适应复杂的曲面。•中钢大厦，马岩松幕墙的新表现形式•2.非光滑表面的幕墙•幕墙的板块是立体的盒子或者簸箕，形成凹凸进出的立体墙面，得到特殊的艺术效果。•深圳新世界中心幕墙的新表现形式•2.非光滑表面的幕墙•幕墙的板块是立体的盒子或者簸箕，形成凹凸进出的立体墙面，得到特殊的艺术效果。•北京凤凰传媒中心幕墙的新表现形式•3.形式多样的新颖遮阳装置•新型遮阳板也是组成幕墙新颖手法的一部分。•苏州文化中心镂空铝板幕墙:镂空铝板幕墙是新型建筑玻璃、铝板幕墙的外层构造，无疑是整个建筑中的一大亮点。主要由贴合在一起的两层8mm厚的镂空铝板组成，两层铝板的镂空图案交错布置，铝板表面氟碳喷涂处理，支撑镂空铝板的铝合金龙骨通过连接件固定在内层幕墙上。镂空铝板内层玻璃幕墙:内层玻璃幕墙主要由矩形截面钢龙骨、玻璃及其连接装置等构成。钢龙骨两侧采用精密铸造钢件制成的飞翼，用于支撑玻璃。进出方向采用变截面爪臂连接和支撑外层的镂空铝单板构造系统。幕墙面材采用8+12A+8LOW-E中空透明钢化玻璃。外层为双曲面双层玻璃幕墙:珍珠外形的建筑外墙采用双层双曲面玻璃幕墙，其外层为双曲面的点支式玻璃幕墙，玻璃采用彩釉形式，彩釉形状为点状，颜色为白色，每一块玻璃的彩釉点分布均不相同，由底部至顶部依次加密，体现出珍珠般的质感。镂空铝板幕墙新型材料的应用•1．各种新型玻璃•超大尺寸玻璃•目前国外生产的热弯钢化夹胶玻璃的最大长度为6米。2010年我国已经生产了12.6米X2.6米的热弯