上海市建筑幕墻技術的現狀與發展

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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、新技術等新的建筑科技方面業不遺余力，開啟了后世博時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為研究對象，以幕墻設計的功能和視覺表現為主線，從材料、工藝、結構體系、智能智慧等不同角度，對上海市典型公共建筑立面的設計特征進行初步說明和分析，望通過此研究對未來建筑立面的發展和設計提供一定的參考和借鑒。

　　關鍵詞：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規模、材料創新、系統施工管理、先進建造理念、工具等方面，都上了一個新的臺階，隨著上海虹橋商務區、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中心的開發，吸引大量的海內外建筑師投身進來，經過近十年的建設，幕墻已頗具規模，由于上海地區特有的經濟特色，外國建筑師在本地的項目較多，形成了類似萬國建筑蓬勃發展的局面，也代表了國內較為先進的幕墻設計和施工水準。有必要對典型項目進行總結，給后續的建筑表皮設計與創新提供借鑒。

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

　　2 主要特色

　　本次研究的對象是精選了近100棟來自這些設計單位的，有代表城市主要風貌的現代公共建筑，其中金融辦公、文化、地鐵上蓋、商業、會展類成為主要的類型，也符合上海市經濟發展、精神文明建設雙規發展的現狀。

　　從體系上看，有球體玻璃幕墻，鱗片玻璃幕墻，可移動幕墻，風鈴幕墻，防火玻璃（詞條“防火玻璃”由行業大百科提供）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，外裝飾結合的復雜、異形單元體，大跨異形鋼結構單元體比較突出。從構造方面，有支撐龍骨（詞條“龍骨”由行業大百科提供）外做，外照明與外裝飾構件一體化，構件式裝飾網殼，玻璃鋁材復合抗風系統。從結構形式上看，座式幕墻大玻璃結構體系，單層索網結構，大跨空間異形鋼結構體系，木結構支撐，砌筑石材。從材料工藝創新看，有冷彎玻璃技術，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，藝術鋁板網，異形外裝飾鋁板，異形陶板（詞條“陶板”由行業大百科提供），GRC（詞條“GRC”由行業大百科提供），UHPC，PTFE網格膜等。體現了建筑外表皮表現形式的多樣性、幕墻系統復雜性和設計理念的先進性。另外BIM在幕墻設計、施工、管理運維上也逐步普及，提高了生產效率，節約社會成本。

　　人們通常看到的建筑往往不是建筑的真實結構，而是建筑的表皮和外層設計。建筑的外層設計對于建筑就像衣服對于人，關系到自我展示的整體形象。作為代表城市風貌的主力建筑，已經不僅僅作為一種實用空間和環境協調而存在，而是一種具有深層次的城市文化內涵的精神場所，反映出新時代的社會、經濟、文化及人們的生活方式和審美取向。建筑師設計的作品在滿足空間功能及使用需求的同時，基于“建筑表皮與建筑實體等價”的新美學觀念，注重建筑外表皮的設計構成及材料表現方式的探索，并在設計過程中重視建筑的視覺識別性、展示性、表現性、個性化及其信息化。

　　建筑表皮設計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、政府或開發商的文化底蘊，又集合了城市中各個社會群體的生活方式和價值取向。兼顧歷史和未來，促進多元文化和諧共存的文化戰略，即鮮明的文化識別，是城市可持續發展中的重要一環。此外，從表皮的材料選擇以及體系上看，也體現了對經濟發展與環境資源保護之間沖突的重視，倡導減少生產中的資源利用、產品反復多次使用、以及廢棄物再利用的原則，最終達到經濟發展與環境的和諧。基于此，這些案例的幕墻設計特色主要有以下幾個方面：

　　(1)體現不同國家、地區的文化特色，具有鮮明的文化內涵和識別性。

　　(2)大量新技術、新材料、新工藝的應用。

　　(3)因地制宜，結合上海地區氣候條件。

　　(4)不同體系、材料的融合成為新的發展趨勢

　　(5)建筑外表皮設計理念已不同與2010年前傳統的建筑特色。

　　3 單元式幕墻

　　幕墻主要類型和特點：框架式玻璃幕墻系統、單元板玻璃幕墻系統、天幕鋼結構;幕墻材料（詞條“幕墻材料”由行業大百科提供）創新點：中空玻璃冷彎，幕墻系統創新點：冷彎幕墻。

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

　　幕墻系統創新點：異形復合鋁板幕墻。

　　幕墻主要類型和特點：干法單元幕墻系統。

　　幕墻主要類型和特點：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典應用。

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

　　巨型懸掛單元體、防火玻璃幕墻等眾多創新，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”由行業大百科提供）度可調系統

　　幕墻特點：橫向波浪型裝飾條、豎向變截面裝飾條.

　　幕墻特點：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、塔樓單層幕墻單元幕墻系統、裙樓GRC幕墻系統。

　　幕墻特點：雙曲單元式幕墻等，由于介紹文章較多，不再累述。

　　項目塔樓建筑高度99.7米，商業裙房高度19.7米。外挑玻璃飄窗設計成單元式幕墻，工廠加工組裝，現場整體吊裝。

　　本項目整體外形為雙曲面，在施工過程中結合BIM技術和單元板塊冷彎技術實現不規則曲面部位。

　　幕墻特點，單元體外掛復雜構架單元體。

　　幕墻特點：單元式幕墻包括玻璃、異形陶板組合。

　　本項目極富創新的采用了外龍骨單元幕墻系統。幕墻設計將室外裝飾構件結構化，對幕墻安全、構造、防水（詞條“防水”由行業大百科提供）、熱工、成本等方面進行了綜合優化，最終得到了完全滿足幕墻各項性能指標，又能大幅提高材料利用率，降低材料使用量的幕墻系統，為外裝飾線條復雜的超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業大百科提供）表現提供了一種新的單元幕墻形式。。

　　幕墻特點：巨型20*2米巨型鋼單元幕墻系統

　　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”由行業大百科提供）(廊道式)，實現了建筑效果、功能、節能和舒適性完美結合。幕墻系統創新點：雙層玻璃幕墻內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計。

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

　　幕墻主要類型和特點：外立面以“龍鱗“為創意元素，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;單元標準分格3600*4400mm，最大單元板塊尺寸達4.02*4400mm，鋁板展開尺寸達3979*3365mm;玻璃橫向布置，在扶手高度設置了玻璃分格;鋁板呈五邊形設計，缺口部位設置了五邊形小玻璃形式，豐富了外立面效果;

　　幕墻材料創新點：鋁板分格較大，采用超寬超大規格，同時為了滿足平整度要求，基材采用5005系列;為呈現龍鱗效果，單元板塊交錯布置。

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

　　塔樓平面形態為四邊形，兩對角為圓弧角，另兩對角為凹槽，由下至上旋轉45°，并逐漸收分縮小，形成建筑曲面。建筑外表皮每層旋轉約0.6136度，導致每個分格板塊四點不共面的翹曲值在13~19mm之間。建筑外表皮為豎明橫隱的幕墻形式，強調塔樓的豎向線條。在塔樓角部及凹槽側面采用鋁板幕墻強化體量輪廓，進一步體現塔樓旋轉上升的形態。幕墻系統創新點：外立面為扭轉造型;現場冷彎安裝法;空間框架法;平板錯位插接法。

　　4 總結

　　本文介紹了上海地區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、功能上室內外裝飾一體化、遮陽一體化、雙曲造型、疊片式發展，超高層上應用基本已經普及。其他的案例待續。

　　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系。

　　5 附錄

　　注：以上均為幕墻行業內公司名稱簡稱。

作者單位：華建集團華東建筑設計研究總院