建筑玻璃帷幕技術的發展及其應用,產生于多元化的建筑思潮以及技術高度發展的支持。從廣義上來說,多種形式的玻璃產品用之于建筑,是基于建筑還內部空間于大自然的理念,是一種返祖現象。從狹義上來說,由于現代建筑結構無論在形式上、材料上、工藝上、色彩上的配搭,都可以是多重性的,建筑師通過表現結構來體現建筑的藝術美、工藝美;從技術上來說,人們可以通過選擇玻璃的通透(清玻)、有選擇性的通透(鍍膜)、透光不透像(彩色或
絲印),或通過使用
窗簾獲得有限保護的建筑空間(室內空間)。這些正是二十一世紀建筑文化的重要特征,它具備了真正意義的物質文明與精神文明,古代、現代、后現代主義及多元主義建筑文化的廣泛兼收并蓄,也達到了要求現代建筑結構對建筑設計、技術發展、經濟發展、傳統文化、地域氣候的廣泛適應,更使得新世紀建筑風格對大自然、社會、人類的最大程度的開放。
點式玻璃帷幕技術正是這種建筑歷史時期產生并迅速得到應用的。
多種學科交匯的技術
無論建筑師怎樣妙想天開,靈感所至 ,大筆一揮,方案落地,但種種方案還是由結構工程師來實現。以前,單一的
鋼筋混凝土結構建筑可以由某一施工單位單獨完成,但現在的工藝技術、材料技術、施工技術的發展,遠非一、二個學科或某個行業的人員可以掌握。為此,跨學科、邊緣學科的結合是現代
建筑技術必不可少的過程。點式玻璃帷幕技術就是這種多學科交叉的重要產物。
1.建筑學
從歷史上來看,材料技術的革命為建筑學帶來越來越多的創意,也帶來無窮無盡的高要求。從現代主義到后現代主義,再到解構主義建筑理論,甚至所謂混沌理論,無不例外地要求材料革命,而每次材料革命又給建筑學添上更多的新創作語匯。從建筑色彩學來看,透過玻璃的顏色或本色看室內的顏色,從亮到暗或從暗到亮,建筑師可根據層次深淺布局,色彩的冷暖安排,晝夜光源方向的異同,獲得自己想得到的建筑光學色彩效果。從建筑美學來看,隨著人們對建筑美的認識和把握,從不同角度推進了建筑的創造和發展。良好的環境能激發人的美感,良好的環境亦能給人們認同感、親切感、指認感、文化性和適應性等不同的心理感受。隨著后現代工業時代的結束,信息、生物、科技、太空技術的到來,更使建筑師對建筑物增加了聯想,其中很重要的一點,在于把工業化的機械
加工精度用在建筑工程上,這為即將來臨的建筑行業工廠化、產業化、機械化、信息化作了最充分的準備。
建筑學正需要這種無限放縱的點式連接技術,它并不僅是玻璃帷幕的專利,更是在整個建筑中盡情地體現。工業革命年代,
鋼結構的
鉚接就是點連接技術的最佳體現。今天的整體房拼裝技術,也是隱性點連接技術的擴展。隨著建筑師的理念越來越高,這種擴展將滲透到建筑界的各個領域。
材料技術的進步可以刺激建筑創作藝術中的異端精神,往往可以把這種異端不合理的設計,通過使用
新材料后變為合理化。采用更新的施工方法,可以實現這種異端構想。從建筑學角度,解構主義的松散、無序、錯位、奇險、偶然等均可在材料科學進步中,得到良好的營養,滲透到建筑文化中去,出現百花齊放、巧奪天工的偉大奇跡。
2.結構技術
根據建筑師對帷幕設計靈活多變的要求,在點式玻璃帷幕
結構設計中,常常需要選擇不同的結構外形,以滿足建筑造型的要求。這時,幕墻鋼架既作為支撐結構,又具有裝飾功能,因此充分地掌握不同結構形式的特點(力學、美學等)是必要的。
點式玻璃帷幕技術經常使用輕質高
強度鋼結構,并把結構暴露出來,或干脆把結構放到室外去。通過透明的玻璃,使建筑物的室內外空間融為一體。在建筑工程中運用鋼結構的歷史已很久(如巴黎的埃菲爾鐵塔等),但在我國運用到玻璃帷幕則較晚,鋼結構材質的選用,常因建筑造型、美觀、氣候等因素的不同而異,如Q235鋼因其經濟、適應性廣而最多地被人們采用;Q345鋼則因高強度、耐候、耐
腐蝕能力強,在高寒、耐腐蝕要求高的地區被采用。
不銹鋼則因其本質上有不可比擬的優勢,而得到廣大建筑師的青睞;結構鋼索也因使用輕巧,連接形式美觀,開始被運用于點式玻璃帷幕及
采光頂中。但物理
力學性能常因選材、加工形式的不同而異,設計時通常需根據供貨商來確定具體的設計參數。
根據所選材質、
截面的不同,點式玻璃帷幕的結構形式可分為鋼管結構、
拉桿結構、
拉索結構以及
混合結構等。鋼管結構根據組合形式的不同,又可分為工形截面鋼架、格構式鋼架、柱式鋼
桁架、魚腹式鋼架、空腹弓形鋼架、
預應力拉桿弓形鋼架等。
在許多的點式帷幕工程中,由于
主體結構常會有較大的空間位移,加之帷幕結構又往往不承擔主體結構的各種荷截,因此,幕墻鋼結構一般需要與主體結構脫開而自成體系,設計能承受屋蓋各方位動態位移的
節點,就成為實現帷幕力學模型的關鍵,這里提供幾個不同的節點設計供讀者參考:
近幾年來,我國成功地新建了一批鋼結構點式玻璃帷幕工程,施工過程中解決了諸多傳統玻璃帷幕技術無法解決的難題,實現了建筑、結構高度完美的統一,我們有理由相信,鋼結構在點式玻璃工程中將會扮演愈來愈重要的角色。
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