淺談居住建筑外立面運用玻璃幕墻的主要技術措施

畢曉璇

【摘要】玻璃幕墻作為建筑表皮應用于居住建筑中，受到很多條件的制約，案例并不多見。廣州市珠江新城匯悅臺（超高層住宅）項目中的外墻面大量應用了玻璃幕墻，設計上結合科技、創造力和獨創性，創造出能夠符合設計理念并體現產業價值的優秀建設項目。

【關鍵詞】玻璃幕墻;居住建筑;建筑節能;玻璃性能

1、概述

建筑立面的處理是建筑師最重要的任務之一，優秀的立面設計為建設項目帶來超高的辨識度，而建筑表皮恰恰是建筑和視覺交流的第一道連接。玻璃幕墻作為建筑外表皮可以集使用功能和裝飾功能于一體，它帶來干凈、通透的視覺效果，使建筑物更具有時代感。[1]玻璃最早被應用在建筑領域即為羅馬時期的龐貝古城。原來僅用于教堂等類型建筑的玻璃，在19世紀取得生成技術的重大進步后開始大規模進入建筑行業。現代設計中，建筑外圍護技術發展迅速，尤其在玻璃技術領域，玻璃幕墻成功地代替了傳統外墻，已經廣泛應用于各類建筑上。而在居住建筑的外表皮設計中，由于玻璃的透明導致視線通透的特性，無法對功能空間的私密性起到較好的保障作用，除別墅、公寓類建筑及居住建筑的公共部分外應用得較少。

2、玻璃幕墻在居住建筑中的應用

在居住建筑中使用玻璃幕墻系統，最為著名的當屬1950年落成的范斯沃斯住宅，以大片的玻璃取代了阻隔視線的實體墻，成為名副其實的“看得見風景的房間”，但也因為其完全忽略居住者的私密性和舒適性而備受詬病。在玻璃工藝快速發展的今天，這種曾經易碎、脆弱且高耗能的材料，已經變成了可以大膽建造空靈式建筑的高性能材料之一了。

玻璃幕墻在居住建筑中一般應用于公寓、別墅類，公寓類建筑有密斯設計的芝加哥湖濱路公寓、WielArets設計的荷蘭B Tower公寓，這類建筑更偏向于公共建筑的類別，所以會大面積地使用玻璃幕墻。住宅類建筑因其對私密性的較高需求，且基于成本的控制要求，多半僅在局部立面上使用，比如廣州珠江新城的天鑾和琶洲的保利天悅均位于珠江邊，在外立面上僅局部使用了玻璃幕墻，在立面風格上跳脫不出傳統住宅建筑的窠臼。對比這兩個項目，匯悅臺創新性地在大部分外墻采用了完整的玻璃幕墻設計，使這樣超高超大體量的建筑更顯得輕巧時尚。

玻璃幕墻作為外表皮的圍護結構，主要存在以下的優缺點。

優點：外立面的整體效果出眾，現代感強;透光性好，為室內提供充足的光線;耐候性和自潔性較好。

缺點：大面積的鍍膜玻璃幕墻易產生眩光;隔熱性能較差;玻璃的通透性能影響私密性;玻璃存在自爆、易墜落的安全問題;玻璃幕墻的防水性能較弱。

既要在設計中充分考慮玻璃幕墻使用的靈活性，也要最大限度地減少能耗，如何克服玻璃幕墻存在缺點，突出其優點，是創造性幕墻設計的重點。

3、匯悅臺的立面設計

廣州市珠江新城匯悅臺（超高層住宅）項目地塊位于廣州市新中軸線上的城市中心CBD區域——珠江新城規劃區內，南臨珠江新城臨江大道面向珠江，擁有一線珠江美景，東鄰政府機關辦公樓及城市公共綠地，北面與南國花園相鄰，西面與新城海濱花園相對，現在已落成并投入使用，該項目已經成為華南地區頂級豪宅之一。

匯悅臺項目因其獨特的地理位置，設計之初的核心設計理念就是充分借用珠江新城一線江景的優勢，鑄就休閑為主導的“極致·唯一·尊貴·健康”新生活方式，以及別具一格的國際頂級豪宅居住理念，并結合珠江新城CBD中心商務區的周邊城市環境建筑風格，以獨特、超前、創新的設計理念創造出“極致·唯一”城市建筑新形象。基于這樣的設計理念，立面設計的標志化及景觀視野的最大化成為設計的首要關注點。科學合理地規劃、設計主要體現在以下幾個方面：

首先，要確立符合設計理念的建筑外觀。外立面的設計采用了極簡主義，只使用很少的幾種材料，大面積使用的材料就是玻璃。玻璃幕墻以其輕巧的外觀、筆挺的線條、光潔的表層，對整個建筑的外觀起到提亮的作用;同時，為了實現對珠江美景的一覽無遺，達到絕對透明的內視效果，玻璃的通透性及其纖細的骨架也滿足了這一要求。

其次，要兼顧居住建筑的功能性需求。保障住戶的私密性和景觀最大化的需求，減少對視和建筑相互間的遮擋。在規劃布局上，形成內凹式弧形布局，使每一棟單體的主立面均朝向江面，并盡量減少單體建筑之間的遮擋和對視;同時兼顧高區和低區的景觀需求，住戶的主要功能房間既可以看到一線江景，也可以看到優美的景觀園林，即使是臥室及其衛生間這種需要最大私密性的功能空間也能采用玻璃幕墻作為外圍護結構。另外，合理的規劃布局和適宜的建筑朝向，有利于引導小區自然風，可以有效降低建筑的外表面溫度，對采用玻璃幕墻做外皮有積極的意義。

再次，解決建筑內部的自遮擋，形成景觀視野的最優布置。設計的過程中優化了結構設計，不同于常規的框剪結構，外圍的結構柱采用了圓形鋼筋混凝土柱，替代常規的剪力墻設計，配合玻璃幕墻的外立面設計，最大限度地拓寬了景觀視野。

最后，在設計細節上，提高景觀視角的廣度。為了使從室內看向室外的景觀視角最大化，陽臺門原設計為折疊玻璃門，但國內的產品質量難以得到保證，且由于建筑的高度及地理位置的限制，折疊門在氣密、水密和抗風壓上都存在很大缺陷。因此，在設計上的進行了優化，改為了大尺度的提升推拉門。即滿足了內視效果，也能滿足高層建筑氣密、水密的規范要求，提高使用的安全性和舒適性。

4、匯悅臺項目玻璃幕墻主要的技術措施

匯悅臺項目采用玻璃幕墻作外圍護結構，存在了節能、安全及實用性等幕墻體系均存在的問題，建筑師、幕墻深化設計公司，以及幕墻施工單位三方溝通協作共同解決：

4.1節能問題

本項目地處夏熱冬暖氣候區，隔熱是建筑圍護結構節能的主要問題。玻璃幕墻的隔熱性能主要針對輻射、傳導和對流。幕墻玻璃材質是節能設計的關鍵，良好的建筑朝向引導室外空氣流動，也有利于玻璃表面的降溫，使玻璃不會因太陽輻射而累積熱量成為一個新熱源，歸納為以下幾點：

（1）夏季隔熱：在建筑材料迅猛發展的今天，有了大部分透明的復雜鍍膜，使得這些結構也可以充當氣候控制器。要減少太陽得熱，項目采用高隔熱的雙層中空單銀LOW-E玻璃，參照建筑外窗的南向遮陽系數為0.50，選用玻璃的遮蔽系數為0.35，玻璃間的空氣層也減少了熱傳導，空氣層的厚度為12mm，隔熱效果好。

（2）透光率：項目臨近珠江，景觀視野最大化的表現在于減少一切不必要的遮擋和保證對外通透性，以及外部對內的透光率之間的平衡;項目選擇了較高于節能設計要求的高透光率玻璃，透過率為52%，白天可減少不必要的人工照明，為室內提供充足的光線，創造出明亮環境的同時達到節能的目的。

（3）自然通風：項目處于南方地區，自然通風，減少空調的使用率，降低能耗等是該地區設計重要特點。建筑的朝南面為玻璃幕墻的外墻面，與本區域夏季主導風向入射角小于45°;玻璃幕墻在不同朝向均設有開啟扇，令建筑物產生穿越的通風，形成最直接的通風系統，調節室內環境的同時減少空調的使用率。

4.2安全問題

安全問題是玻璃幕墻十分重要的一環，項目幕墻設計時從兩方面去考慮安全性的問題：

（1）光污染：項目臨近的臨江大道是廣州主要的東西向主干道，雙向6車道;建筑外立面大面積的鍍膜玻璃在陽光的照射下，從不同的角度反射的光使人產生眩目，會影響行駛車輛中司機的駕駛安全。故項目在玻璃幕墻的主朝向上也盡量避免將陽光的熱量反射到周邊建筑物及道路廣場上，同時采用了低反射的陽光控制膜，玻璃可見光反射率為0.19，大大降低了眩光產生的幾率。

（2）玻璃的自爆、墜落：匯悅臺項目采用明框玻璃幕墻，避免因結構密封膠的老化因其玻璃脫落;外片玻璃采用半鋼化玻璃或均值鋼化玻璃合成的安全夾層玻璃，夾層玻璃具有防墜落性能，超白鋼化玻璃或均質鋼化玻璃可以有效降低自爆率;增加安全防護措施，在建筑的主要出入口處增加大型雨棚，并在幕墻下方周邊區域合理設置綠化帶燈緩沖區域;開啟扇采取防墜落結構，合理選擇鉸鏈、限位撐和鎖具等，強化錨接點的設計，增加當鉸鏈和鎖具失效時防止開啟扇墜落的附加措施。

4.3滲、排水問題

玻璃幕墻的滲、漏水問題嚴重影響建筑物的使用功能和壽命，降低了建筑物的安全性和耐久性。幕墻發生滲漏的三要素包括：外表面有縫隙、縫隙周圍有水、有使水通過縫隙進入幕墻內部的作用。通過合理選用幕墻系統降低幕墻自身的滲漏水問題，盡量減少縫隙、減少縫隙處的壓力差、將滲入內部的水集中并排出。

1.幕墻系統自身滲、漏水：本項目屬超高層住宅，且臨江，無遮擋，風壓大，更要提高幕墻氣密性和水密性的性能。主要措施有：①對有縫的地方采取防水密封材料進行封堵，屬于被動防水;②運用雨幕原理和等壓原理，減少表面雨水的滲入，屬于主動防水;③在鋁型材上設置流向室外的泄水小孔，把通過細小縫隙進入幕墻內部的水收集起來，包括玻璃、鋁型材之間等壓倉內的少量積水，排出幕墻外;④幕墻開啟扇的增多，也會帶來更多的滲水問題，開啟扇的上部是防滲漏的薄弱環節，可以通過幕墻設計將表面的水膜分開，不流經開啟縫，達到阻水的目的。⑤在保證通風效果的前提下，盡量減少設置開啟扇，增強整個幕墻系統的密閉性。

2.關鍵節點的防、排水問題：由于雨水落到建筑外壁后，會沿著外壁向下流淌，建筑下部會形成積水，幕墻根部容易發生滲漏，包括首層、屋面室內外交接處（出入口及非出入口）有水房間與幕墻交接處、陽臺的室內外交接處等，因此玻璃幕墻與樓地面交接處是防、排水的關鍵節點。幕墻系統的防水措施主要包含了擋水膠條和披水板，而建筑外部地表的積水要采取相應的技術手段收集并排除。項目采用方式：首先是要疏水，在建筑外墻根部向外找坡，形成高差，避免積水;其次是在外墻上增加遮蔽措施，減少大量的雨水同時積聚，尤其是在有出入口的位置，避免雨水直接飄入及滲入;最后是收集并盡快排除，沿著建筑外墻周邊設置排水溝，接入室外排水系統。

總結：

匯悅臺的立面設計貫徹了建筑師的設計理念，既達成了建筑美學設計，也增加了產業的價值，提升了整體的形象，給項目帶來了尊貴的地位，成為了華南地區最頂級的豪宅。

盡管玻璃幕墻應用在住宅上仍然存在一些問題，但對于本項目來說，科學合理地規劃、設計，結合科技、創造力和獨創性，使玻璃幕墻在外立面的應用上發揮到了極致，讓匯悅臺成為珠江邊上的一顆璀璨的明珠。在講求可持續發展的今天，建筑的表皮除了防護的基本功能，應擁有舒適、經濟、適用的特點，同時考慮其耐久性和可維護性，當減少了維修消耗并增強了節能效果，其建筑的可持續性就得到了改善。[3] 玻璃生產與加工工藝的持續發展，以及預制產品的持續改進，都對滿足日益增加的功能需求與對全新審美表達形式的探索起到了決定性的作用。

近年來，玻璃加工的發展已挑戰了各種技術可行性、有效性和規格限制的極限。未來的玻璃幕墻設計除了加強玻璃熱工性能的改善外，還應更注重其主動利用能源的一面，比如合理利用綠色能源——太陽能，使玻璃作為最重要的建筑材料之一，為建筑師帶來更多的自由和創造力。

參考文獻：

[1]（英）羅素·布朗.建筑材料與細部結構-Glass玻璃.2016年3月：10.

[2]（英）羅素·布朗.建筑材料與細部結構-Glass玻璃.2016年3月：35.

[3]尤塔·阿布斯，斯蒂芬·羅本努斯.建筑中的玻璃—新發展.建筑細部.2015（02）：276-285.