論玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的現(xiàn)代化元素

夏松平 珠海青興閣建筑工程有限公司總經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人，工藝美術(shù)師、一級建造師

玻璃幕墻有美麗的外觀，外表清透整齊，使人賞心悅目。側(cè)面觀察玻璃幕墻，玻璃幕墻通常呈現(xiàn)灰色，這是由于在制作過程中加入鍍銀膜或者其他金屬材料的原因。在陽光照射下，玻璃幕墻并不會刺眼，給人一種高端大氣的感覺。

1 玻璃幕墻設(shè)計(jì)中現(xiàn)代化元素的構(gòu)成

自1851 年第1 個(gè)大型玻璃幕墻設(shè)計(jì)“水晶宮”誕生以來，玻璃幕墻逐漸成為一種成熟、實(shí)用且受歡迎程度高的建筑外墻方案。玻璃幕墻本身就是以現(xiàn)代建筑，尤其是大型現(xiàn)代化建筑的實(shí)際需求而產(chǎn)生的，其設(shè)計(jì)方案需要考慮建筑外觀、質(zhì)量等多方面因素。

在新時(shí)期社會發(fā)展背景下，玻璃幕墻的整體設(shè)計(jì)逐漸脫離了單一的功能要求，轉(zhuǎn)而形成了由文化、地域風(fēng)格、城市整體規(guī)劃與布局、生態(tài)等綜合評價(jià)的設(shè)計(jì)趨勢，也就是本文所述的設(shè)計(jì)現(xiàn)代化。現(xiàn)代化元素則主要以藝術(shù)、科技為主，構(gòu)成元素包括如下幾種形式。

1.1 藝術(shù)元素

裝飾是玻璃幕墻的主要功能之一，幕墻的造型、顏色等彰顯出建筑美學(xué)的藝術(shù)性，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要運(yùn)用視覺美學(xué)藝術(shù)，提高建筑的可觀賞性。例如，常見的色彩搭配，通過幕墻顏色的配合塑造出令人賞心悅目的視覺觀感，豐富城市色彩；通過對玻璃幕墻的整體造型分割，使幕墻呈現(xiàn)出不同的藝術(shù)風(fēng)格；加強(qiáng)幕墻與背景環(huán)境之間的聯(lián)系，使幕墻更具自然一體性，從而減少大型建筑物在自然空間里的突兀感等[1]。其中具有典型代表的就是后現(xiàn)代主義、新現(xiàn)代主義、結(jié)構(gòu)主義等意向在設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)，造就了潘索爾大廈、香港中國銀行大廈、CCTV 主樓等著名的幕墻工程。

1.2 文化元素

文化元素主要是以地域文化、古今文化為基調(diào)，進(jìn)行幕墻的獨(dú)到性設(shè)計(jì)，如典型的歐式風(fēng)格設(shè)計(jì)與中式風(fēng)格設(shè)計(jì)就是不同的地域文化元素對設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的結(jié)果。我國悠久的歷史文化與民族文化元素，也會化為各種設(shè)計(jì)風(fēng)格被體現(xiàn)，如各種幕墻設(shè)計(jì)中的圖案、造型對文字、民俗事物的參照或仿制，體現(xiàn)出我國幕墻設(shè)計(jì)中濃郁的社會文化氛圍，古典風(fēng)格彰顯歷史和文化厚重感，現(xiàn)代風(fēng)格則更貼近生活和對未來的憧憬。

1.3 科技元素

科技元素是幕墻設(shè)計(jì)中不可規(guī)避的話題，尤其是玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和材料完成的建筑工程，本身就是科技的代名詞。最為常見的表現(xiàn)如下。一是光學(xué)效果。利用不同質(zhì)材的玻璃，使幕墻呈現(xiàn)出不同的光學(xué)現(xiàn)象，或是與天氣背景變化同步，或是體現(xiàn)出建筑物的視覺通透性，利用材料的光折射、反射、透射、散射等性能，造就新的視覺景觀。二是生態(tài)效果。通過對玻璃幕墻設(shè)計(jì)的優(yōu)化，減少玻璃材料的幕墻所產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)面影響，如散熱問題、強(qiáng)反射問題、熱量反射問題等，同時(shí)提高建筑本身的環(huán)境效果，如抗力性能、通風(fēng)性能等。簡言之，生態(tài)效果就是通過科技手段，使玻璃幕墻建筑與周邊環(huán)境相融合且提高自身功能價(jià)值。

2 玻璃幕墻設(shè)計(jì)中現(xiàn)代化元素的體現(xiàn)

2.1 上海中心大廈玻璃幕墻

圖1 上海中心大廈玻璃幕墻

上海中心大廈玻璃幕墻名氣很大，因?yàn)樯虾Ｖ行拇髲B玻璃幕墻是世界上首次在超高樓層安裝14 萬m2的玻璃幕墻（見圖1）。這個(gè)工程技術(shù)是我國超高級建筑生產(chǎn)水平的體現(xiàn)，也是現(xiàn)代化玻璃幕墻技術(shù)的體現(xiàn)。整個(gè)玻璃幕墻體系由于超高樓層的原因?qū)е滦藿缍却螅诟呖找朔ＡР牧献灾貑栴}以及高空環(huán)境造成的不利影響，建筑施工難度極大。在上海中心大廈玻璃幕墻設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師融入了玻璃幕墻設(shè)計(jì)現(xiàn)代化元素，實(shí)用超白玻璃作為中心大廈幕墻的主要材料，超白玻璃的特點(diǎn)就是自爆率最低，對后期質(zhì)量和安全有保障。設(shè)計(jì)時(shí)，玻璃中加入膠片，即便是因?yàn)橥饬ψ饔脤?dǎo)致玻璃碎裂，膠片也可以黏附玻璃碎片，導(dǎo)致玻璃碎片不會從高空下落。設(shè)計(jì)時(shí)采用雙層幕墻技術(shù)，設(shè)計(jì)外層幕墻和內(nèi)層幕墻，在內(nèi)外層幕墻之間隔開的區(qū)域設(shè)置溫度緩沖。通過這種技術(shù)降低室內(nèi)溫度，減少室內(nèi)與室外之間的熱傳遞。通過雙層玻璃技術(shù)，充分利用能源、節(jié)約能源，能源消耗至少減少50%，符合節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念。

2.2 碎片大廈

圖2 碎片大廈

碎片大廈是英國的著名建筑，由倫佐·皮亞諾設(shè)計(jì)，高309.6 m，該建筑是一個(gè)精密復(fù)雜的玻璃幕墻建筑（見圖2），碎片大廈由很多窗玻璃組成，窗玻璃共同組成反光體系，通過對光線的反射改變天空的顏色，是極富有想象力和高科技的建筑。碎片大廈每一個(gè)表皮都由內(nèi)向外向上生長的玻璃窗覆蓋，最后組合為一個(gè)玻璃金字塔，塔頂端玻璃互不干擾形成金字塔的開口。碎片大廈是一種建筑美學(xué)的體現(xiàn)，發(fā)揮了玻璃幕墻的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性，設(shè)計(jì)師大膽且縝密的設(shè)計(jì)思路是對幕墻現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念的突破。大廈外部共有8 個(gè)傾斜的玻璃幕墻面，各個(gè)面呈現(xiàn)出了不同的規(guī)格，且利用各種縫隙保持建筑內(nèi)部的通風(fēng)效果。白色玻璃的使用，使得建筑外墻與天空白云更為融洽，也增加了建筑的輕盈感。設(shè)計(jì)師采用了一種雙層皮膚來解決光照和熱輻射的控制問題，讓外立面既能產(chǎn)生自然通風(fēng)，又能讓室內(nèi)的百葉窗對光線的變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。外部百葉窗可以非常有效地獲取太陽能，但是因高層建筑不易于保護(hù)其外部的百葉窗，因此這里增加了一層玻璃幕墻。作為該項(xiàng)目的一部分，倫敦橋車站的部分路段也進(jìn)行了重新開發(fā)，碎片大廈項(xiàng)目對周邊地區(qū)的重建工作起到了很好的促進(jìn)作用，現(xiàn)在這里被稱為“倫敦橋地區(qū)”。

2.3 勞埃德大廈

勞埃德大廈是里查德·羅杰斯的杰出設(shè)計(jì)作品，是英國倫敦的地標(biāo)性建筑之一，可以說勞埃德大廈是現(xiàn)代幕墻設(shè)計(jì)的代表之作，本建筑徹底打破了之前幕墻式建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格，極力傾向于暴露式的透明設(shè)計(jì)，突出了建筑主體的特殊性，實(shí)現(xiàn)了視覺感官效果的提升。在設(shè)計(jì)內(nèi)容上，設(shè)計(jì)師使用了大量鋁制和不銹鋼材質(zhì)的構(gòu)件，采用了透明度較高的玻璃作為幕墻材料，進(jìn)一步凸顯了建筑材料中金屬與玻璃的對比效果，同時(shí)減少了建筑對周邊光線的阻擋，使得大廈成為高科技和生態(tài)設(shè)計(jì)的代表。設(shè)計(jì)師幾乎全部采用玻璃作為建筑的表皮，使建筑看上去像是一個(gè)晶瑩剔透的水晶體。在不同的時(shí)間、不同的天氣條件下，日光以其特有的角度照射到建筑上，建筑的形象隨之發(fā)生改變。建筑在人眼中的最終形象，是由建筑輪廓和光線的相互作用生成的。羅杰斯大范圍地選取透明材質(zhì)作為建筑的外表皮，使光線與表皮兩種因素之間的關(guān)系變得十分不確定。

3 基于現(xiàn)代化元素的玻璃幕墻設(shè)計(jì)思考

3.1 合理規(guī)避環(huán)保問題

3.1.1 避免產(chǎn)生光污染

玻璃幕墻使用的建造材料都是經(jīng)過處理和加工的玻璃，通常是對玻璃進(jìn)行涂膜處理或者鍍膜處理，這樣的處理方式可以有效減少光污染。當(dāng)陽光直射玻璃時(shí)，普通的玻璃會產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射光，使人頭暈?zāi)垦！２Ａ粔Φ脑O(shè)計(jì)以環(huán)保節(jié)能為核心思路，克服光污染造成的危害，是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對于玻璃材料的不斷改進(jìn)，使用的涂膜玻璃，反射眩光已經(jīng)極少。玻璃幕墻設(shè)計(jì)通過對玻璃幕墻位置的設(shè)計(jì)，采取措施預(yù)防，減少光反射，同時(shí)優(yōu)化和改進(jìn)玻璃材料的選擇，盡量選取反射力不強(qiáng)的材料，從而降低玻璃對光線的反射，減少光污染[2]。

3.1.2 玻璃幕墻窗墻面積比的環(huán)保設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)窗墻面積比，一方面是從建筑美學(xué)出發(fā)優(yōu)化窗和墻的比例，使建筑物看起來更加賞心悅目；另一方面是出于隔熱性能考慮，窗和玻璃幕墻的隔熱性能不如外墻的隔熱性能，隔熱性能不強(qiáng)意味著空調(diào)的能耗會增大，也就是窗強(qiáng)面積比越大，能源消耗就越大，不符合環(huán)保節(jié)能理念，所以必須對玻璃幕墻窗墻比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。除了隔熱性能，玻璃幕墻還具有保溫性能，主要體現(xiàn)在氣候條件寒冷的地區(qū)，保溫性能可以有效地儲存和利用熱量，增加能源的利用率，發(fā)揮節(jié)能功效。窗墻比越大，對玻璃幕墻保溫性要求相對更高。在設(shè)計(jì)階段，對窗墻比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在一定程度上發(fā)揮環(huán)保節(jié)能效果，充分利用玻璃幕墻的隔熱性能和保溫性能，循環(huán)利用能源，既做到了建筑外觀大氣美麗，又增強(qiáng)了玻璃幕墻的使用功能。

3.2 風(fēng)格設(shè)計(jì)的再優(yōu)化

BIM 技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中應(yīng)用越來越廣泛，這與國家培養(yǎng)了相關(guān)技術(shù)人才密不可分。幕墻的設(shè)計(jì)到施工均運(yùn)用了BIM 技術(shù)，通過BIM 技術(shù)建造模型，用數(shù)值進(jìn)行模擬建造，給設(shè)計(jì)師提供了更好的操作空間進(jìn)行玻璃幕墻設(shè)計(jì)工作。BIM 技術(shù)可以精準(zhǔn)創(chuàng)建出幕墻模型，通過計(jì)算機(jī)可以看到建筑模型任意樓層的剖面圖和平面設(shè)計(jì)圖，甚至細(xì)微到一個(gè)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，滿足工程施工的深化設(shè)計(jì)要求。對于復(fù)雜的工程或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和管線，普通的平面圖很難直觀表現(xiàn)出來，這時(shí)三維數(shù)字技術(shù)就發(fā)揮了作用，針對幕墻結(jié)構(gòu)可以通過碰撞檢測，檢測幕墻鋼結(jié)構(gòu)是否會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)間的相互影響，如果結(jié)構(gòu)之間相互影響，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和重新設(shè)計(jì)。除了模型和三維立體圖，通過BIM 技術(shù)可以儲存大量相關(guān)信息，如需要使用預(yù)埋件時(shí)，可以根據(jù)需要使用的材料性質(zhì)，快速查詢到相關(guān)的生產(chǎn)廠商、施工單位等信息和材料參數(shù)，提高項(xiàng)目施工效率且減少失誤[3]。依靠本技術(shù)可以對方案的多樣化嘗試和顛覆，有助于選擇更加合理的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語

研究玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的現(xiàn)代元素，是結(jié)合當(dāng)前建筑市場的整體需求。嘗玻璃幕墻風(fēng)格的多樣化設(shè)計(jì)，凸顯建筑物的當(dāng)代經(jīng)濟(jì)人文價(jià)值，同時(shí)是設(shè)計(jì)人員對建筑美學(xué)不斷學(xué)習(xí)和探索運(yùn)用的過程。此外，幕墻設(shè)計(jì)必須兼顧環(huán)保、成本、質(zhì)量等核心問題，這樣才能確保工程效益最大化，為建筑工程提供有效保障。