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建筑幕墻中窗檻墻及影箱的設計運用

來源:美國佩里·克拉克·佩里建筑事務所  作者:陸斌  日期:2016-1-15
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  窗檻墻在英語里稱Spandrel,其位置處于上下樓層可視玻璃之間,在建筑外立面上作為連接上下樓層可視玻璃的外墻部分,面積占到15%~30%。隨著建筑幕墻的普及和各種新材料的出現,其美學的表現性非常豐富靈活。

  本篇文章內容由[中國幕墻網]編輯部整理發布:

  (2)圖案:建筑師根據不同的設計概念,立面的圖案可以強調橫線條,如位于紐約的彭博大廈。窗檻墻如果采用金屬鋁板加裝飾條和可視玻璃形成對比,此時就要考慮室內的柱子是否會顯現出豎線條,而影響甚至削弱原本的設計意圖。當幕墻強調豎線條時,需考慮如何處理窗檻墻的幕墻使其不和豎線條沖突。紐約現代藝術博物館大廈幕墻設計中,將窗檻墻和一般窗作為一個整體考慮,窗檻墻幕墻模塊的設計變化使整個立面仿佛一幅現代繪畫。

  (3)功能裝飾構件:建筑師往往在幕墻表面增加裝飾性桿件,以增強高聳挺拔的形象。金屬構件多采用弧面使其在陽光下能形成反光而使這些線條更加醒目,這些構件在充當裝飾的同時,有時也起遮陽作用。香港長江中心幕墻上精致的不銹鋼構件將建筑美學和張力表達得淋漓盡致。為了保證可視玻璃不受影響,這些構件往往布置在窗檻墻位置。

  在建筑風格日益簡潔純凈的今天,建筑師也在探索建筑表皮的多種可能性,這使得Shadow Box在幕墻設計中的運用日益廣泛。Shadow Box在英語中原指由玻璃覆蓋的有底板(詞條“底板”由行業大百科提供)和一定厚度的展示框,在建筑幕墻設計中早已成為一個固定的稱謂,是指需要表現通過面層玻璃的視覺深度,又不希望透過玻璃直接看到室內的構造方法。面層玻璃可以采用各種單層玻璃或保溫玻璃,也可進行圖案處理,背板可以是鋁板鋼板、燒瓷玻璃、鏡面玻璃、金屬板,甚至是木材(詞條“木材”由行業大百科提供),面層和背板間還可以布置燈光。因此Shadow Box的表現力非常豐富。技術上從外到內分別由幕墻玻璃面層、背板層、保溫隔熱層(同時充當隔火層)、隔汽層、承重構件組成。幕墻的每一個細節元素的設計都是材料構造和美學表達貫穿發展的過程,并需要通過很多的技術性研究來保證Shadow Box的安全性、耐候性耐久性、易維護性和經濟性。比如,相比可視玻璃,窗檻墻玻璃的厚度由于其單元面積較小,可以采用厚度較小的玻璃,從而達到相同的平度。但是在寒冷的天氣下,內表面容易有凝結水,所以采用保溫玻璃并加強室內隔汽層的密封就能減輕這種現象。ShadowBox的內腔可以和室外大氣密封或連通,密封型更容易維護,連通型容易引入灰塵且材料表面有可能鈣化,但密閉型在溫度變化下空腔壓力非常大,制作時需要有很好的質量控制。Shadow Box的面板和背板在陽光直射下產生溫度應力(詞條“溫度應力”由行業大百科提供),其和幕墻檁條的連接需要考慮這種形變,防止玻璃碎裂和背板產生“枕頭形變”。背板表面的噴涂也需要抵抗紫外線的照射、溫濕度變化,并具有足夠的熱穩定性。因此,Shadow Box因其復雜性需要咨詢專業幕墻顧問幫助設計合適的構造和選擇適宜的材料。

  Shadow Box 面層玻璃和背板的距離常決定其最終表現效果,但也受到其后保溫隔火層的厚度、幕墻單元的厚度等因素的制約。建筑師為了更好的視覺效果往往傾向于更大的深度,但最終尺寸取決于各專業顧問協調后的結果。一般來說,深度在70~80mm之間。

  實例1:水晶塔

  這座西班牙的最高建筑,設計通過棱角分明的水晶體般的雕塑感傳達現代金融區的精神,其玻璃幕墻融入了最先進的節能設計,建筑能耗(詞條“建筑能耗”由行業大百科提供)達到歐洲最高的A級節能認證

  在方案設計階段,建筑師利用建筑模型和三維效果圖進行了大量的形體研究。在這個階段,主要需要解決的問題是建筑形式以及表皮的初步方案。針對該項目的水晶體概念,幕墻檁條外尺寸需要盡量小,幕墻玻璃需要有足夠的反射,并且可視部分和Shadow Box的視覺感受要盡可能一致。項目的概念不適合采用任何室外遮陽板,因而使得幕墻的節能設計集中在幕墻本身。幕墻系統采用了保溫玻璃、Low-e鍍膜、中空夾遮陽百葉,以及幕墻中空對流和空調系統相結合的節能設計方法。

  在設計發展階段,建筑師可以借助于更小比例的模型,如1:20的模型來更加深入地研究幕墻的各個設計細節。模型的各個構件可方便更換,試驗各種材料和構件尺寸。在這個階段,往往各構件的外觀尺寸能初步確定,為下一步結構性能計算提出建筑上的要求。在施工階段,幕墻工程招標結束后,幕墻顧問會選擇建筑的一個部分,要求幕墻承包商按投標文件制作一個實體樣本進行風雨測試,建筑師也會要求一個實體樣本幫助其判斷所選擇的各個幕墻部分的材料是否達到設計預期。

  在實施階段,設計團隊往往投入大量的時間反復比較研究各種不同的鍍膜玻璃和窗檻墻背板,以期達到預期效果。此時,建筑師面臨著重要的選擇,從幾十種幕墻玻璃和背板組合中來選擇用于耗資巨大的實體模型,因此來自于以往成功作品的經驗此時就起了至關重要的作用。建筑師同時需要考慮項目的地理位置和場地環境,充分研究場地的光環境和不同視點的效果。實體模型建成后,建筑師抓住最后的機會去調整更換材料的細節,比如玻璃的鍍層顏色、反射率等參數、微調ShadowBox背板的顏色等。

  以下幾張照片講述了建筑師如何通過實體模型推敲幕墻材料的選擇過程。在這里,幕墻表現的是水晶體般的整體效果,幕墻玻璃由較低反射率調整到高反射率,Shadow Box的背板顏色由淺灰調整到更深的灰色。最后建成后的效果充分表現了設計師將建筑塑造成一塊巨大水晶體的設計概念。

  實例2:新加坡海洋金融中心

  建筑帆形的概念表現新加坡航海的傳統,幕墻設計強調橫線條,意圖強化建筑弧線的外形特點。該項目幕墻設計除了采用高性能的節能玻璃外,融合燈光設計的Shadow Box也是一大特點。

  Shadow Box 由于沒有開窗要求,方便與背面電器設備連接就成為建筑燈光設計的理想位置。將燈光融入到Shadow Box中早已是商業建筑普遍的做法,也就是我們俗稱的燈箱。在ShadowBox幕墻設計中,LED燈具可以安裝在幕墻檁條上、窗檻墻外墻或Shadow Box內,發光方式也有直接發光、反射發光和多種混合方式,如新加坡海洋金融中心所采用的就是直接和間接并存的混合方式。LED燈具作為直接發光光源,Shadow Box空腔內布置有向上發射的燈具,作為間接發光源。當面層玻璃和背板都具有圖案并結合一定的燈光設計后,從近距離觀看Shadow Box極具表現力,可以參看Louis Vuitton的店面燈箱設計。

  Shadow Box設計和前例不同,海洋中心的幕墻玻璃強調對比的關系,從而強調橫線條的突出。與采用金屬的窗檻墻相比,海洋中心采用了更加柔和的Shadow Box,又為燈光設計提供了更多的表現方式。Shadow Box的面層玻璃有白色燒釉圖案, 在控制視覺深度的同時在近距離也能表現出充分的細節設計。

  幕墻代表了建筑業科技含量最高的一個部分,而窗檻墻的設計作為幕墻設計的一部分越來越成為建筑師創作的重要組成部分。一個成功的作品,往往通過無數的比較研究以及團隊的努力才得以實現。只有充分掌握其原理,建筑師才能輕松步入更大的創作空間。

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