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个性化肌理幕墙实现之道

来源:2018-2019分析报告  作者:孟根宝力高  日期:2019-8-20
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   摘要:随着数字化、自动化技术的发展和应用,建筑外表皮采用个性化肌理,即肌理幕墙成为了建筑发展的趋势之一。本文首先给出“肌理幕墙”通用定义,并对不同的结构体系和不同材料组成的个性化肌理幕墙,进行结构和性能设计要点分析。再结合详细剖析具体国内外肌理幕墙案例,总结了肌理幕墙设计,特别是“单层集成肌理幕墙”设计技巧和质量控制要点,为个性化肌理幕墙设计提供启发性思路和可借鉴的经验。
    关键词:肌理幕墙;双层肌理幕墙;单层肌理幕墙;平面内变形;微通风肌理幕墙

  摘 要:随着数字化、自动化技术的发展和应用,建筑外表皮采用个性化肌理,即肌理幕墙成为了建筑发展的趋势之一。本文首先给出“肌理幕墙”通用定义,并对不同的结构体系和不同材料组成的个性化肌理幕墙,进行结构和性能设计要点分析。再结合详细剖析具体国内外肌理幕墙案例,总结了肌理幕墙设计,特别是“单层集成肌理幕墙”设计技巧和质量控制要点,为个性化肌理幕墙设计提供启发性思路和可借鉴的经验。

  关键词:肌理幕墙;双层肌理幕墙;单层肌理幕墙;内;微通风肌理幕墙

  1 引言

  在漫长的人类历史发展的过程中,大型建筑活动经历了从简单到复杂、从为宗教及少数贵族服务到大众服务的阶段。工业化普及之前,中国建筑以均衡对称的方式形成院落式组群布置,具有天人合一的特征,然而西方古建筑宜立体感官、单一布局为特征,更具神化和宗教性属性。然而纵观中外古建筑的风格及立面表现形式,基本上为政治、宗教文化符号为基础建制,并表现出体块变化为主,结构与装饰一体化特点(如图1。1所示)。

  工业革命引发了社会生产和社会生活的大变革,出现满足广大人民群众需要的现代主义建筑(如图示1。2),其特点为建筑形式简洁、标准化,适合批量生产。现代主义建筑产生于19世纪后期,成熟于20世纪20年代,在50~60年代风行于全世界,是20世纪中叶在西方建筑界居主导地位的一种建筑。随着“现代主义”建筑转向“后现代主义”建筑,建筑设计强调建筑随时代而发展,同工业化社会相适应,强调建筑的实用功能和经济问题的同时,主张积极采用、新结构,坚决摆脱过时的建筑式样的束缚,放手创造新的建筑风格,主张发展新的建筑美学,创造建筑新风格。其造型和线条以简洁的造型和线条塑造鲜明的社区表情。立面和通过高耸的和带有强烈质感的堆积出居住者的炫富感,以国际流行的色调和非对称性的手法,彰显都市感和现代感。其竖线条的色彩分割和纯粹抽象的集合风格,凝练硬朗,营造挺拔的社区形象。其波浪形态的建筑布局高低跌宕,简单轻松,舒适自然。强调时代感是它最大的特点。

  随着建筑审美体验的多样化和数字化建造技术的进步,越来越多的建筑采用既承载文化元素,又具备抽象美感肌理的独特幕墙形式-肌理幕墙(如图1。3所示)成为其选择。这种幕墙相对于具有矩形平滑表面幕墙,引入更多折皱、斜线、弧线和不规则线条等几何变化要素,形成立体感和韵律强烈的光影肌理表皮幕墙。他将成为现在建筑设计趋势的主要原因从以下几个方面看到端倪:

  1) 业主表达自我个性与商业价值追求动力。

  2) 表达自我独创和艺术造诣的追求。

  3) 推动技术进步和提高附加值的现实需要。

  4) 为城市增添新元素,体现人类、建筑和人类文明的个性化道路上分化发展需要。

  (如下图所示,哈尔滨大剧院为例,既追求当地“冰雪”文化,又结合了美学与功能。河南科技馆表面肌理则体现现代与科技感)。

  2 幕墙的分类新视野

  是由与支承体系组成的,相对于有一定和自身有一定变位能力,向主体结构传递自身所受的建筑外围护体系。面板可采用玻璃、等各种金属板,根据支撑构架可采用钢、、、玻璃等材料(如图2.1)。

  幕墙分类维度很多,通常按结构和面板种类进行(如图2.2所示)。“肌理幕墙”则根据表面属性进行的命名,也是内涵较多的命名和分类方式。

  肌理幕墙中的多层肌理幕墙(如玻璃、石材、金属板或网、木材、和板等)与单层集成肌理幕墙(如体块变化形成、板块尺度上变化等)是根据建筑整体表现的不同形式在建筑幕墙的设计是相辅相成,共同发展。对于多层肌理幕墙常规形式为内层幕墙+外挂肌理面板,其设计关键为连接可靠、外层板制造工艺、维护方便和集成设计(如图2.3所示),单层集成肌理幕墙采用为一体化集成构造,其特点物尽其用、简洁美观和角度自然而可靠等(如图2.4所示)。

  3 多层肌理幕墙设计要点及控制策略

  案例:苏州科技文化艺术中心(如图3。1)(幕墙+双层网)

  苏州科技文化艺术中心。位于金鸡湖畔的文化水廊景区,由保罗·安德鲁与华东院合作设计,设计体现苏州传统元素:“一颗珍珠、一段墙和一个园林”为建筑美学上的立意。

  月牙形双层图案外墙,兼顾和节能的蚕丝象征效果。六边形双层铝合金模块为基本单元,通过连续的几何拼接,实现空间感和富有的线条。外侧模块化双层弧形铝合金板挂于牛腿上,实现了多项精确调整。并与集成设计。如图2。8

  3.1 多层肌理幕墙设计理念

  阿布扎比常年气温摄氏38度以上,通过智能化遮阳伞随太阳的方向自动开合,吸收50%以上,实现节能和人体舒适。

  多层肌理幕墙案例:

  多哈外交部大楼 :内玻璃幕墙+四重遮阳

  安徽广电大厦:建筑高度260m

  幕墙特点:索网支承开孔铝板 篆体文字装饰幕墙:篆字8mX6m

  上海安达仕、朗廷酒店:玻璃幕墙+外挂花岗岩

  深圳新世界中心:鱼鳞叠瓦外挂玻璃+玻璃幕墙

  特殊肌理幕墙例子:

  3。2。2肌理幕墙通风功能设计

  3.2.3 肌理幕墙“平面变形适应性能” 设计策略

  肌理幕墙,因类型不同而平面内变形适应能力不同,要考察角度切换、体块转换位置的地震、变形时的间隙和适应能力。

  时,伽马≥3*Q(Q值因主体结构类型而定,针对多层建筑Q=L/300)

  3。3多层肌理幕墙设计薄弱环节控制策略

  外挂构件所受大,结构计算应给于充分考虑。新版JGJ102第 4.5.6条规定:外露于幕墙墙面的装饰性遮阳构件应与幕墙龙骨或主体结构可靠连接。

  注:2098个遮阳伞,高度4。2m,宽度跨4个单元4。36~5。82m,直接连接到主体结构上。

  9 肌理幕墙类型 (杭州来福士大厦:立体)

  3.3.1 肌理幕墙新材料新工艺

  肌理幕墙应用新材料、新技术和新工艺,以试验方法确认其,严格管控适用条件和边界。

  例子:双幕墙,或工艺

  根据实际工程在保证效果的情况下,采用冷弯玻璃和的工艺要求:

  a) 冷弯在边的1/60以内,其性能基本保持不变。

  b) 大变形需足尺检测确认。

  c) 附加值需考虑。

  盘古大观:彩色双弯

  南京德基广场

  Nanjing DEJI tower

  日本COCOON

  精细化设计、施工:

  建筑信息模型(BIM)

  英文是 Building Information Modeling

  我们可以这样简要地描述它:

  通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息,在这里,信息不仅仅是三维几何形状信息,还包含大量的非几何形信息,如的材料、重量、价格、进度、规格、型号等。

  BIM的本质是生产和工作方式的改变!

  3.3.2肌理幕墙案例

  大厦:

  A1 幕墙系统

  本工程难点及解决方案:

  1。横竖框与玻璃不同夹角,横竖框前端加组合,调整角度

  2.由于立面角度不一致,竖框底端与上横框插接不能保证一致缝隙,通过加大下横框尺寸,使下横框包住竖框与上横框插接。

  3.FT113系统,横框根据幕墙表面的倾斜角度,设定一个角度作为横框基准面。为了防止长期受剪,玻璃外侧设置。同时对擦机限位扣(BMU)进行了合理化设计。

  4 总结

  随着工业从1.0到4.0的升级发展,幕墙也从简单、标准化向复杂肌理幕墙方向发展,表现出以下特点:

  a)几何形状越发复杂、构件种类更多、加工组装更复杂;

  b) 要求高于建筑其他配套专业;

  c) 巧妙实现功能性能面临更多挑战;

  建筑工业4.0以智能制造为主导的建筑行业的革命性生产方法,其核心为:个性化、信息化、工业化。

  1、肌理幕墙是建筑设计“个性化”的重要方面,随建筑设计个性化,其比例会增加。

  建筑与幕墙的关系是建筑系统与子系统,随着数字化、自动化技术的应用,建筑小批量个性化一定是发展趋势之一。从而肌理幕墙比例会增加,应进行分类重点研究。

  2、针对肌理幕墙特点,幕墙构造设计,应考虑针对性措施。

  a) 为保证建筑立面效果,幕墙构件可采用“断框工艺”处理。

  断框可采用钢插芯(或)联通,通过在竖框前端加顶丝等消除间隙策略实现传力可靠。

  b) 龙骨与玻璃之间不同夹角,可增加组合附框,适应角度变化。

  C) 通过系统考虑室内外效果,保证内外效果和性能。例如,加大下横框截面尺寸,使下横框包住竖框与上横框插接。

  3、设计,应考虑薄弱环节,并以足尺检测样确认其性能可靠。

  a) 性能设计基本原理与肌理特性结合,进行针对性设计。

  b) 要关注肌理幕墙性能设计薄弱环节,一般平面内能、和节能出现薄弱环节,应给与重视。

  c) 多层级足尺检测是确认幕墙性能之确实性之母,要认真执行。

  4、 肌理幕墙安全标准及自然灾害。

  随着人口数量的增长,全球性环境恶化在百年尺度上不可逆转,所以自然灾害频率和总体上将处于上升趋势。肌理幕墙,相对传统幕墙悬挑构件多、受力复杂,抗风安全要针对性论证,寻求相应设计对策。

  例如,厦莫兰蒂、广东山竹台风破坏经验告诉我们外悬构件受影响大,应认真分析周围建筑环境对建筑风压分布的影响。

  5、 幕墙个性化与新材料、新技术和新工艺。

  作为肌理幕墙,新材料、新技术和新工艺使用比较普遍,应重视以下几个方面:

  a)做必要的工艺测试。例如,立体肌理构造整体性、悬挑构件强度和集成通风等装置的匹配度。

  b)肌理幕墙普遍采用钢铝结合设计方式,要避免电位差(表面合理性)等影响因素。具备条件时,宜采用插芯和。

  c)玻璃采用冷弯技术时,要进行足尺应力和性()确认测试。

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专家介绍

 孟根宝力高

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:沈阳远大科技园有限公司

技术职称:*

专业:建筑幕墙设计、施工管理

专长:高层建筑幕墙设计及施工管理

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