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大多數為玻璃幕墻建筑,它們充分利用了金屬結構的靈活多變,以滿足建筑造型的需要,人們透過玻璃清楚地看到支承玻璃的整個結構體系。玻璃的晶瑩剔透和金屬結構的堅固結實完美結合,“美”與“力”的體現,增強了“虛”與“實”對比的效果。我們所居住的城市,所使用的建筑,它們的面貌都離不開玻璃,玻璃以其精美的形態,豐富的色彩成為人們生活環境中的一部分。玻璃的反射性,銳利性和明確性特質也正是我們時代本身的持質。
在眾多公共建筑中,幕墻建筑的經典之作,當推法國巴黎盧浮宮前的玻璃金字塔入口。盧浮宮是法國歷史上有名的古建筑和博物館。華人建筑師貝聿銘將擴建部分放置在盧浮宮地下,避開了場地狹窄和新舊建筑沖突的矛盾。又可以引進大量自然光到地下。擴建部分的入口放在盧浮宮主要庭院的中央,這個入口設計成一個邊長為35m 高約22m 的玻璃金字塔,金字塔的體形簡單而突出,全玻璃的墻體清明透亮,沒有沉重擁塞之感。這座金字塔的設計與施工體現了當代工業生產的精細工藝:骨架是重達95 噸的不銹鋼構(詞條“鋼構”由行業大百科提供)架,由10 多位工程師歷4 年時間設計而成;所用的玻璃清澈透明,經特制后在英國切割好,然后在艷陽天下精密地鑲嵌到位,這個過程被稱為“真真正正調校鋼琴的工作”。
在我國建設迅猛的階段,以玻璃造型的建筑也出現在眾多大中小城市,其鮮亮的外形,變幻不定的景象為城市市容增色不少。我國較早采用玻璃幕墻的實例,為22 層高的北京長城飯店。該樓采用銀灰色全反射8mm 厚的鋼化玻璃幕墻。上海最早采用玻璃幕墻的為聯誼大廈,為鍍膜玻璃明框架幕墻。
北京亞運體育館是國內第一座全部采用國產鋁合金框架、茶色中空玻璃安裝成的玻璃幕墻體育館。
坐落在人民廣場市府大廈西側的上海大劇院建成于1998 年。其建筑風格新穎別致,融匯了東西方的文化韻味。劇場主體是一個大玻璃方盒子,反向圓弧形屋頂由6 個電梯井筒體頂托在盒子之上,屋頂利用凹形空間設露天音樂廳,露天音樂廳上設可移動玻璃蓬蓋,必要時可用玻璃篷蓋遮風擋雨。這樣的結構形式和材料選擇,使總建筑面積達6.2 萬m2、高38m的大劇院顯得輕盈飛動。
上海大劇院的玻璃幕墻選用的是第三代玻璃幕墻一鋼索玻璃幕墻,它的特點是不需要用金屬框架固定,而是采用不銹鋼索和不銹鋼爪組成玻璃懸掛體系,懸掛749 塊厚度為15mm的純白幕墻玻璃組成玻璃整體幕墻。使大劇院達到白天朦朧、夜晚在燈光下通體透明似水晶般宮殿的效果,幕墻玻璃還采用了歐洲高科技的彩釉印刷工藝,即自上而下,由疏到密地印了淡淡的白小方格花紋,白小格花紋覆蓋率達95%,可以反射30%的紫外線,減少了光污染和暖房效應。
說到幕墻工程,也不能不提到上海科技城。上海科技城位于上海市浦東新區世紀大道東端,浦東行政中心的南側,位置顯要。項目占地近7 萬平方米,總建筑面積9 萬m2,該建筑的幕墻工程主要有以下幾部分組成:金屬板屋面、玻璃大堂球體、兩側外墻玻璃和石材幕墻等。科技城的整個設計方案極具現代理念。它以轉合的弧形平面,螺旋上升立體為主體,覆蓋在一片由西向東,緩緩上升的巨形翼狀屋頂之下,高度為10~49m。盤旋上升的巨型扇形屋面外觀簡潔流暢,配以銀色噴涂鋁合金板塊,以扇形放射性分割,營造出巨翼起飛的動感和力度。中央大堂的卵型大球體是一個三軸長度分別為68m、50m和42m的空間橢球體,全部由空間鋁鈦合金網殼結構和通透大玻璃構成,形成一個巨型門洞式的通透空間。天光云影等自然光的直接引入和建筑物夜間的人工照明,使科技館盡顯卵型大堂殼體的晶瑩剔透。而這個橢球體就是用2356 塊不等邊三角形中空鋼化玻璃、3337根桿件,和1183 塊節點板編織出來的,成為科技城龐大建筑物中一顆耀眼的明珠。
科技城的其它部分的幕墻則充分利用了玻璃、鋁板和石材這三種材料。其中石材幕墻采用了背栓式干掛結構,使加工、安裝精度高,施工速度快;鋁板幕墻采用結構式防水,干法式施工結構,使幕墻表面不易污染、裝飾效果好;玻璃幕墻由于大部分部位沒有結構無法固定幕墻的受力桿件,且玻璃分格很大,為解決鋼結構施工誤差大的問題,采用鋼鋁結合式結構,將鋁框與鋼框之間設計成螺接方式,通過鋸齒形鋁型材斷面將鋁框進行多方位的調整固定,保證了幕墻的施工精度。
三、汽車展廳:
汽車展廳使用幕墻作為外墻圍護結構是再合適不過的了。不管是玻璃幕墻還是彩鋼幕墻,或者是其二者的組合都會營造出一種精致輕盈、賞心悅目的效果。
3 幕墻工程中的技術問題
我國幕墻業的發展速度是世界之最,產量是世界之最,幕墻種類之多也為世界之最,每年以500 萬m2 的速度生產各種幕墻,在世界各國是從來沒有的。我國幕墻業的發展正由小到大,由不正規向比較正規的方向發展。我國幕墻在大城市以發展單元式幕墻為主,單元式幕墻的優點多,施工快,精度高;在中等城市仍以隱框玻璃幕墻(詞條“隱框玻璃幕墻”由行業大百科提供)為主要發展方向。
目前,我國建筑幕墻產品已經實現了從金屬框格—平板玻璃(詞條“平板玻璃”由行業大百科提供)的單一平面結構玻璃幕墻( 包括明框、半隱框、隱框玻璃幕墻) 向金屬壁扳幕墻、石材壁扳幕墻、全玻幕墻、復合飾面材料幕墻及采光玻璃屋面等多品種結構體系的過渡;實現了平面結構體系向平面組合單元結構體系和三維結構體系的過渡;實現了從鋁合金單一金屬結構體系向彩色涂層異型鋼管材、不銹鋼異型管材等多元金屬結構體系的過渡。建筑幕墻品種和性能基本滿足了新型高層建筑和特種公共建筑對圍護結構使用功能、建筑物理性能以及建筑外墻裝飾效果的需要。但不可否認,我國的幕墻工程尚存在著很多技術問題:
3.1 防災問題
從幕墻建筑開始應用以來,世界各地都有玻璃幕墻受災的慘痛記錄。其中,較嚴重的災害是震災、火災、雷災,其次是風災、水災等。玻璃幕墻在建筑物立面的應用,使得建筑的外表圍上一層金屬骨架,有些玻璃幕墻一通到頂,并且在屋頂部位設有金屬壓頂板(詞條“頂板”由行業大百科提供)。這些大量的鋁合金構件,雖然表面有不導電的陽極氧化膜,但是由于較薄,抵擋不住直擊雷或側擊雷的雷擊。所以,一旦遭到雷擊,將會使氧化膜擊穿,就又可能引起火災。另外玻璃的聚焦性強、耐火性差,玻璃幕墻又容易因為幕墻和樓板之間的縫隙而產生煙囪效應,這些因素導致火災成為幕墻受災的最主要災情之一。針對玻璃幕墻火災和玻璃幕墻的特點,可以采取的防火對策有:使用安全材料:從玻璃的選材上盡量選擇防火玻璃(詞條“防火玻璃”由行業大百科提供);盡量減少雷擊:幕墻金屬框架系統應與主體防雷體系可靠連接,形成閉合網狀環路,并經檢測接地導通;進行豎向防火分隔:在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1h,高度不低于0.8m 的不燃燒實體裙墻;幕墻與樓板、隔墻處的間隙采用不燃燒材料嚴密填實,以阻止和控制火災垂直方向的蔓延;完善救災措施:在建筑內設置排煙系統和自動噴淋系統,提高消防滅火救援裝備的先進性。
3.2 光污染問題
玻璃幕墻的光污染( 或稱為噪光),是指高層建筑的幕墻上采用了涂膜玻璃或鍍膜玻璃,當直射日光和天空光照射到玻璃表面上時由于玻璃的鏡面反射( 即正反射) 而產生的反射眩光。
既然玻璃是造成光污染的主要罪魁禍首,那么解決這個問題還要從玻璃本身入手。選用具有減少眩光性能的玻璃。通過新型玻璃材料的研究、開發和使用,或對現有玻璃加以處理能夠有效控制有害反射光,同時又不增加室內的熱效應(即節能效果更佳),這是一種最為簡捷有效的解決光反射問題的構造技術方法。
這類材料主要有:吸熱玻璃(詞條“吸熱玻璃”由行業大百科提供)、回反射玻璃和貼漫反射膜玻璃等。后兩者是比較理想的幕墻玻璃,將會在未來的幕墻工程中得到越來越多的應用。另外還可以通過改革幕墻形體、改善飾面材料組合等措施加以解決光污染問題。
3.3 節能問題
建筑幕墻特別是玻璃幕墻是建筑圍護結構中熱交換最活躍、最敏感的部位,因此節能技術也一直伴隨幕墻發展的始終。
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