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摘要：建筑作為城市的組成元素，立面的復雜多變是豐富城市景觀，提高城市美感的重要措施。其中虛實結合是提高建筑立面豐滿度的重要手段。玻璃因為半透明的視覺效果，一直在虛實相間中承擔“虛”的角色。隨著近些年建筑技術的發展，“花格”因為自身鏤空的效果和有別于玻璃的通透感，越來越的出現在建筑立面中。花格沒有特定的效果，也不必是特定的材料，任何建筑材料都可以通過鏤空處理來呈現虛的建筑效果。花格的使用需要設計師不斷開拓思路，對連接構造和組合方式進行創新，為新型建筑立面效果的呈現提供更多可能。
關鍵詞：花格、虛實、材料、構造
1.引語
整個建筑的發展史同時也是建筑材料的發展史，建筑立面材料從古代的木、瓦、磚到現代的玻璃、石材、鋁板等，材料越來越多樣化，材料的連接方式和能夠實現的形態也越來越多。建筑表皮作為建筑的皮膚，已經從二維平面向三維立體發展，從單層表皮向多層表皮發展。原來單層表皮需要滿足防水、保溫等多種屬性，到了多層表皮，可以將屬性分解，從而產生了不需要防水及保溫的表皮。花格就是裝飾作用或遮陽作用的表皮。
2. 花格的歷史
中國的古建筑在美學方面一直具有自己獨特的屬性，有很多設計元素被現代設計師追捧，花格就是其中重要的元素。相信到過故宮的游客都會被故宮的花窗所吸引，故宮不同房間的花窗紋樣并不相同，不同的紋樣往往代表了房間主人的不同等級。如三交六椀菱花用于太和殿，地位最高，雙交四椀菱花用于景仁宮，正方格用于咸福宮，斜方格用于慈寧宮花園中的臨溪亭，轱轆錢用于養心殿，萬字紋用于御花園等，不同的花格紋理代表了不同的寓意。
除了類似故宮的宮殿類建筑，以蘇州園林為代表的民間建筑在花窗的應用方面也有自己的特點。蘇州園林的花窗形狀有方形、圓形、八角形、葫蘆形、如意形、菱形等，其中的紋樣有海棠紋、回紋、云紋、龜背紋、冰裂紋等。漏景是蘇州園林中一種常見的形式，花窗的設計使園林的風景若隱若現，能夠激發人游玩探索的欲望。
3. 用于幕墻中的花格
幕墻是現代技術發展的結晶，用于幕墻中的花格不再是古代的木或者石，而是采用現代工藝加工和安裝的新材料。幕墻中的花格往往并非單純的裝飾作用，建筑師會結合通風需要、遮陽需要、檢修需要等，將立面功能與整體立面效果相結合，實現建筑立面效果的統一。
能夠實現花格效果的材料很多，包括鋁合金（詞條“鋁合金”由行業大百科提供）、不銹鋼等金屬材料、石材、陶磚、UHPC等。花格的加工方式包括鏤刻、編織、組合等。
4. 金屬類花格
金屬因為其強度高，易加工的特點，相比其它材料更容易實現花格的效果，金屬類花格根據材料及加工工藝，有以下類型：
4.1 金屬板鏤刻
金屬板的加工有多種方式，對于比較簡單的穿孔做法，可以采用沖孔來實現，沖孔是采用沖孔機進行加工，適用于孔大小一致的圓孔板。對于比較復雜或者板厚比較厚，金屬板比較硬的，沖孔很難滿足要求，一般采用激光切割的穿孔方式。激光切割相比沖孔，加工速度低，但加工的版面更加平整，且能夠實現更加復雜的造型。
沖孔和激光切割是針對二維圖案的加工方式，對于需要立體造型的鏤空圖案，需要采用雕刻機進行加工。為了實現更加立體的效果，采用雕刻工藝實現的鏤空鋁板往往采用加厚的鋁板，如10mm厚鋁板。
4.2 型材或鋼材拼接
對于斷面均相同的花格造型，可以考慮采用鋁合金型材（詞條“鋁合金型材”由行業大百科提供）作為花格的斷面，通過型材之間的拼接，實現復雜的紋理效果。
鋼材相比鋁合金型材，因為其強度更高，更容易焊接，更容易實現花格的效果。如尹山湖文體中心，外立面整體采用鋼材進行拼接。
4.3 金屬板拉伸
拉伸網是金屬篩網的行業中一個品種，又稱鋼板網、沖剪網，是使用金屬板經沖剪、拉伸而成的具有菱形或方形孔眼的板狀網。金屬拉伸網由鋼板、鋁板、不銹鋼板（詞條“不銹鋼板”由行業大百科提供）等制成，具有許多優點和特點，使其成為一種可行的建筑材料。沖壓網的孔洞大小、圖案，可以根據需要進行加工設計
金屬拉伸網以金屬薄板為原料經過機械切縫、拉伸、壓平等工序而成。其中數控沖床是比較常見的沖剪方式。
4.4 金屬線編織
以金屬絲材、線材（詞條“線材”由行業大百科提供）等通過機器編織而成的金屬編織網、金屬網簾。金屬線的編織方式很多，基礎原理為將經線和緯線相互交錯或勾連，通過穿插、纏繞、打結等方法組織起來。以基礎原理為基礎，可以發展出很多編織方式，同時也會形成不同的編織效果。
4.5 風鈴幕墻
風鈴幕墻是將金屬片通過不銹鋼拉索串聯起來，讓金屬片在空中隨風飄舞。風鈴的飄動有兩種方式，水平方向飄動和繞著豎向軸旋轉。為了突出風鈴的效果，往往選用亮面金屬，如亮面不銹鋼、陽極氧化鋁板、銅板等。風鈴之間可以相互搭接，也可以間距布置。風鈴片的形狀有矩形、菱形、圓形等。風鈴幕墻有很大的可玩性，材質、形狀、連接方式、布置方式等均可以進行定制化設計。
4.6 組合式花格
蘇州藝術中心外立面為典型的組合式花格幕墻，通過將特定形狀的鋁板片組合起來，會形成具有立體空間效果的金屬花格效果。該效果的實現看似復雜，實際是通過特定的模塊進行組合，加工和安裝相對簡單。
5. 石材花格
在石材幕墻中，為了實現特定的裝飾效果或對通風口等部位進行隱藏，會通過設計鏤空的石材效果實現美觀性及通風需求。如在觀音圣壇項目中，連廊頂部設置了鏤空石材效果。鏤空石材是石雕工藝的一種，具有悠久的歷史。根據鏤空效果大小的不同，有在石材本身進行鏤空雕刻及通過不同石材的拼接組合實現大的鏤空效果兩種方式。
5.1石材的鏤空雕刻
石材作為具有悠久歷史的建筑材料，很早就被應用在了建筑中，為了實現建筑中的虛實結合或與園林風景等的結合，石材很早就有鏤空雕刻的傳統。石雕工藝是極具藝術性的工藝，是有別于繪畫的立體三維工藝，具體到鏤空雕刻，也并不是簡單的鑿除一部分石材，而是將藝術創作融入到雕刻技藝，實現立體空間效果的藝術表現形式。
5.2組合式石材鏤空效果
組合式石材鏤空效果是通過不同的石材板塊拼接出建筑立面的鏤空效果，相比石雕工藝，組合式石材能夠實現整個立面尺度上的鏤空效果。組合式石材因為是通過石材板塊的拼接實現的，能夠實現的鏤空效果相比鏤空石雕工藝會更加簡單。如四川大劇院外立面石材采用黃金麻石材加工組合而成，模擬篆體字的效果，每個字的尺寸在1590*1590，石材厚度為50mm，單個字的重量為350公斤。
北京電力科技館采用了類似的表現形式，在石材面上形成了大小、位置各異的鏤空效果。
鏤空石材圖案比較隨意，為了保證豎向龍骨的貫通，需對鏤空圖案排版進行調整，避免豎向龍骨外露。為了保證原有鏤空圖案的無序性和建筑設計意圖，幕墻橫梁采用分段設計，配合L形托板與背栓進行結合。
6. UHPC花格
UHPC(超高性能混凝土)是一種具有超高強度、超強耐久性（詞條“耐久性”由行業大百科提供）、孔隙率低、耐侵蝕性強的特殊混凝土，UHPC基體的超高強度通過配方不同比例加入耐堿玻璃纖維、聚乙烯醇纖維（詞條“纖維”由行業大百科提供）、鋼纖維進一步得到增強和增韌性能，它幾乎可以做出任意造型，從平面到鏤空再到曲面等各種異形均可制作。
基于UHPC的超強特性，在鏤空效果的實現方面具有更大的優勢。UHPC材料因為其超高強度的屬性，可以取消龍骨，讓UHPC材料自身受力，對于需要內外均可視的鏤空效果更加有利。如深業上城A區外走廊采用了UHPC材料作為格柵，格柵充分利用了UHPC的材料特性，整體造型為“擰麻花”樣式，內外均可視，營造了不一樣的視覺效果。UHPC格柵采用單元化設計，每個單元尺寸為2833*1640mm，共2300個單元，超一萬平米。格柵單元在工廠進行加工，現場通過螺栓連接到T型鋼上。
有別于深業上城的格柵效果，上音歌劇院外立面也采用了UHPC來實現，其效果模擬了磚砌的鏤空圖案。光線通過鏤空墻面與玻璃幕墻在室內產生透明與不透明的過渡，營造出不同的空間效果。 這種鏤空的手法也是中國傳統建筑元素“窗欞”的體現，虛實對比使立面更為豐富，旁邊的兩個立面上，UHPC掛板像舞臺幕布一樣打開，既和歌劇廳的建筑性質相呼應，又給大家帶來無限遐想，吸引公眾探索幕后的室內空間。
悅·藝術館，整個項目以UHPC板和高反射鍍膜玻璃作為主材料，二層以上，建筑師以UHPC鏤空板作為二次立面，為室內空間望向罐體的視線增添一層觸媒，令觀看的動作更豐富且更具生趣。
7. 陶磚
磚最早作為砌墻的主要材料，素有秦磚漢瓦的說法。真正磚的起源遠遠早于秦朝，早在5000年前的仰韶文化藍田新街遺址就發現了中國最早的磚。陶磚是一種采用優質黏土和紫砂陶土及其他原料配比后，經過高溫燒制而成的建筑材料。與傳統的陶土磚相比，陶磚在質感、色澤、實用性等方面有所改進，具有更細膩的質感、更穩定的色澤、更優美的線條和更強的實用性。陶磚能夠耐受極端的溫度變化，包括耐高溫和抗嚴寒，同時具有良好的耐腐蝕性（詞條“耐腐蝕性”由行業大百科提供）和抗沖刷性，這些特性使得陶磚在建筑裝飾中非常受歡迎。陶磚做法存在穿鋼筋拉桿、干掛、嵌掛、PC反打做法、拉索吊掛等。
無錫錫寶行的外部形象結合現代材料與(傳統)建造工藝，選擇粉白空斗磚墻的砌筑肌理。圍護體系采用雙層表皮，外側白陶磚鏤空墻參考江南空斗墻的技藝，采用宜興現代工藝制成的灰白色陶磚，采用干掛體系疊掛。一、二、三層采用三種不同密度的鏤空比例，以滿足由下至上各層空間由于不同功能的帶來的開敞性要求。立面肌理變化豐富，為室內營造多層次的光影變化。
上海老船廠采用直徑8mm的不銹鋼索將陶磚進行吊掛，形成了鏤空的陶磚立面效果。
8. 花格幕墻的技術難點
花格幕墻以鏤空為其主要特點，通常花格幕墻作為雙層幕墻表皮的外層幕墻出現，內外均可視，主要技術難點如下：
8.1 美觀性的保證
花格幕墻因為其內外均可視的特性，對美觀性要求很高。傳統的非透明幕墻主要表皮關系為幕墻面板+幕墻龍骨+內側墻體，只有外側幕墻可視，龍骨及連接構件隱藏于幕墻表皮與內側墻體之間，不可視，其系統構造更加容易實現。花格幕墻因為其內外側均可視，則要求幕墻構造需作為可視構造做法進行考慮。
8.2幕墻系統的定制化設計
鏤空幕墻系統往往需要進行定制化設計。鏤空幕墻系統往往作為項目的點睛之筆出現，是整個建筑表皮設計的靈魂，表皮構造需要貼合建筑師的設計理念，綜合考慮外飾效果、內飾效果、燈光效果等多種效果，結合建筑材料的特性，進行創造性設計。如上海老船廠陶磚幕墻參考了拉索玻璃幕墻的做法體系，利用不銹鋼拉索來吊掛陶磚。
8.3防水設計
鏤空幕墻本身通常沒有防水需求，鏤空幕墻通常作為建筑表皮的一部分，與非鏤空幕墻相互結合，實現建筑表皮虛實結合的設計理念。非鏤空幕墻有防水功能，鏤空幕墻沒有防水功能，兩者相互結合的部位是項目的重點和難點，需要用防水線的設計理念，確保整體防水的連續性。
8.4構造安全性
鏤空部位通常受力比較復雜，從風荷載考慮，鏤空部位通常幕墻內外均受到風荷載的影響，風荷載的體型系數通常難于按照荷載規范進行取值。從構造上講，為了保證鏤空幕墻內外的效果，龍骨布置及幕墻面板連接方式會受到很大的限制，通常會以美觀性沒前提的基礎上進行幕墻體系的設計，該體系相比傳統幕墻系統，因為沒有大規模使用，其可靠性更低。
鏤空幕墻作為雙層幕墻表皮的外層幕墻，其生根通常通過懸挑進行連接，有些部位懸挑具體很大，考慮到鏤空幕墻的自重及風荷載的影響，可能對內側的幕墻龍骨或者主體結構產生較大的反力。
8.5材料自身的削弱
很多鏤空效果的實現是靠將原本是面層的材料進行雕刻或者切割等加工措施來實現的。雕刻或者切割會削弱材料自身的強度，不同的雕刻圖案其最玻璃的點是不同的，有的時候需要進行整體建模計算才能確定最不利的位置，對幕墻設計及計算提出了很高的要求，容易因為疏漏產生安全隱患。
9. 未來花格幕墻技術展望
花格幕墻的產生有著悠久的歷史，是建筑技術發展的必然產物，隨著建筑技術的不斷進步，花格幕墻也會隨之進步。
9.1 新型鏤空材料及技術的出現
新材料的出現受到人類整體科技的影響，很多技術是跨行業的，新技術會因為成本的降低下沉到新的行業，碰撞出不同的火花。如以3D打印技術為例，3D打印適合立體復雜造型的產品的實現，鏤空幕墻本身就是立體復雜的立面造型。受限于目前材料的加工技術，很多建筑師的設計構想會因為技術或者成本原因而無法實現。如果3D打印技術最終成熟到技術和成本均可以接收，勢必會產生更多的新型鏤空材料。
9.2 與光伏技術的結合
目前的光伏建筑一體化，主要是將光伏材料替代傳統的鋁板、石材等非透明材料，因為光伏技術的限制，目前還沒有應用在穿孔板或者鏤空雕刻板上的技術。相信在將來會出現更加靈活的光伏技術產品。
9.3 智能花格體系
作為智能建筑未來發展的一部分，花格幕墻作為建筑具有裝飾或者遮陽作用的建筑表皮，未來也會隨著智能建筑的發展逐步向智能化方向發展。
如果將建筑比喻為一個有生命的人，花格幕墻作為這個人的衣服或者裝飾，花格本身應該具備適應建筑需求而進行自我調整的能力。如根據不同季節的不同進行形態的變化用于控制陽光的進入、控制通風的大小等。同時可以通過形態變化，改變外立面效果。
10. 結語
建筑花格作為建筑表皮的重要表現形式，對于豐富建筑立面效果有著重要的作用。建筑花格的實現需要綜合考慮材料品種、加工工藝、系統構造、安裝措施、維護等多種因素。需要從建筑方案階段開始進行考慮，方案建筑師、結構師、幕墻設計師等各方合作，共同確保建筑花格完美效果的實現。
作者單位：上海市建筑裝飾工程集團有限公司
華東建筑設計研究院有限公司
