幕墻在建筑外立面裝飾設計中的應用研究

詹福善

（福建瑞興達幕墻設計有限公司，福建 福州 365100）

0 引言

目前，隨著我國城市化進程的不斷加快，建筑行業發展迅猛，人們對建筑工程裝飾也提出了更加多元的需求，不僅要求建筑工程裝飾要保證基本的功能屬性和質量，同時也必須具備一定的舒適性和美觀性，能夠為使用者提供更加滿意的居住體驗，建筑幕墻的應用為建筑裝飾提供了更多的選擇。建筑幕墻是建筑物的外墻護圍，不承重，像幕布一樣掛上去，故又稱為懸掛墻，是現代大型建筑或高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質墻體。在建筑外立面的設計中融入幕墻設計，不僅可以起到良好的裝飾作用，而且施工手段靈活、工藝成熟、主體結構適應能力強，可以極大地滿足建筑裝飾各方面的需求。

1 幕墻在建筑外立面裝飾設計中的應用優勢

建筑工程幕墻通常是由外墻和采光罩構成，是一種相對獨立的結構，并且具有一定的微動能力。將幕墻應用在建筑外立面裝飾中，可以在很大程度上提升建筑物的美感，提升建筑功能，同時也能給從事外立面裝飾設計的工程師帶來更多設計方面的選擇[1]。

1.1 拓寬設計思路

將幕墻應用在建筑外立面裝飾中，可以讓外立面的設計擁有更多元的選擇。因為在建筑行業高速發展的情況下，幕墻使用的材料和設計的方案本身具有多元化的特點，施工工藝也更加成熟，這也進一步增加了幕墻裝飾效果的多樣性，所以設計師在進行建筑物外立面裝飾設計時，就可以結合幕墻的應用讓設計思路更加開闊，讓設計方式更加靈活。而且幕墻設計的技術和工藝通常比較先進，這也能夠為外立面裝飾提供一定的技術指導，有助于實現裝飾工程新型設計理念和施工技術的深入應用。

1.2 優化設計方案

將幕墻應用在外立面裝飾中，還能在一定程度上優化設計師的設計方案。因為設計師在進行外立面設計時，需要對影響設計方案的客觀因素進行分析，并最終結合一定的設計理念和設計思路促使設計方案最優化。但是在具體的實踐中不難發現，很多設計師的奇思妙想很難借助實體工程進行完美的詮釋與表達，這也就導致建筑工程外立面的施工效果與預期存在一定差距，甚至會在一定程度上與設計初衷相背離。而將幕墻應用在外立面裝飾中，能夠在一定程度上促使設計理念的具體落實，不僅可以讓外立面的裝飾效果達到最優狀態，同時也能讓最終呈現的效果高度符合預期。

1.3 提升裝飾效果

幕墻應用在外立面設計中的最重要價值就是可以實現外立面效果和功能的統一。設計師需要站在宏觀角度對外立面的功能和外觀進行整體設計，并利用一定的技術手段對內部空間進行優化，不僅可以保證外立面的整體效果，同時也能進一步提高建筑內部的實用性[2]。除此之外，幕墻的應用還能在一定程度上節約施工企業的施工成本，不同幕墻形式的結合，可以實現多種材料的優化組合，靈活的材料搭配也能進一步提高外立面的整體性與協調性，各種新型的幕墻材料，不僅性能更加穩定，而且更加環保，所以幕墻材料的大量應用能夠在一定程度上降低建筑工程對傳統施工材料的依賴，因此也可在一定程度上節約成本。

2 幕墻在建筑外立面裝飾設計中的應用實例

2.1 工程概況

案例工程位于南平市，是一個文化場館，設計師出于經濟性和美觀性考慮，將建筑外立面打造成玻璃幕墻結構，建筑所在地地面粗糙度類別為B類，按B類地區計算的工程基本風壓為0.35kN/m2，抗震設防裂度為6度。

2.2 風荷載計算

幕墻屬于薄壁外圍護構件，根據《建筑結構荷載規范》GB50009-2012中可知，采用風荷載計算公式為：

式中：

wk——作用在幕墻上的風荷載標準值，kN/m2；

βgz——瞬時風壓的陣風系數；根據不同場地類型，按以下公式計算其中g為峰值因子取為2.5，I10為10m高名義湍流度，α為地面粗糙度指數；B類場地I10=0.14，α=0.15；

μz——風壓高度變化系數，按規范規定取值，根據不同場地類型，按以下公式計算：B類場地μz=1.000×

μsl——風荷載體型系數，按規范規定取定；w0為基本風壓，按全國基本風壓圖，南平市地區取為0.35kN/m2。

2.3 地震作用計算

地震作用計算公式為：

式中：

qEAk——水平地震作用標準值；

βE——動力放大系數，按5.0取定；

αmax——水平地震影響系數最大值，按相應設防烈度取定，南平市地區設防烈度為6度，根據本地區的情況，故取αmax=0.04；

GAk——幕墻構件的自重，N/m2。

2.4 玻璃幕墻的系統化設計

該工程的玻璃幕墻系統貫穿于建筑設計的整個過程，在進行設計方案編制時，設計師需要重點考慮玻璃幕墻系統的設計，并能夠結合建筑的具體功能、空間、形態和環境等要素，進一步拓寬設計思路，讓建筑的外立面設計的更加美觀和節能。在該裝飾工程設計中，設計師為了突出建筑的會展功能，對本建筑的北側和西側外立面進行了初步設計，并由此確定了建筑的主體基調。玻璃幕墻的應用，不僅能夠體現出一定的圍護功能，同時也讓建筑具有了更好的采光和通風性能，可極大程度的提高該建筑的使用功能，并幫助施工企業降低施工成本。當建筑的主要基調確定后，設計師還要對幕墻系統未覆蓋到的局部區域進行完善設計，最終形成一套集藝術性和實用性為一體的幕墻系統，該文化場館的最終幕墻設計效果如下圖1所示。

圖1 文化場館幕墻設計效果圖

2.4.1 主立面玻璃幕墻設計

該建筑裝飾工程的幕墻設計，以北立面和西立面為主立面，主要結構為玻璃幕墻與遮陽板，內層為明框玻璃幕墻，外層為白色三角形穿孔鋁板，這種設計方案不僅能夠保證幕墻的整體性和采光，還能讓建筑工程具有更高的通透性。在北立面上的菱形和倒三角形線條可以讓建筑的前廳有更加寬廣的視野，在玻璃幕墻外設計師還設置了室外平臺。而外層的三角形鋁板單元也可巧妙回應建筑多次出現的飛翼造型，同時也與北側立面上菱形和倒三角形窗口構成的斜角幾何遙相呼應。這種玻璃幕墻設計可以讓建筑室內的視線更為通透，同時也能營造出一種自實向虛的漸變效果，給人更強烈的視覺沖擊。設計師在會展主立面幕墻西北角的轉角處做了特殊的處理，由于建筑西立面并非垂直于水平面，其上端向外飄出約6m，這意味著西立面與北立面之間存在不規則倒角。所以為了突出建筑形體在水平方向上舒展的形態和屋面的“漂浮”造型，轉角處采用了倒錐型的過度弧面，即上下邊緣線在轉角處的圓弧半徑不同，二者分別與北立面所在平面相切。如此的轉角設計不論是從北側觀察還是從西側觀察，體塊轉角處的形式都富有動感，整個形體都有向西而動的趨勢，同時也是對西側城市綠軸的呼應，西北轉角玻璃幕墻的設計如圖2所示。

圖2 西北轉角玻璃幕墻設計示意圖

2.4.2 配套塔樓玻璃幕墻設計

配套塔樓的幕墻設計很好地延續了建筑整體形態，并且將玻璃幕墻和鋁遮陽板進行完美搭配，遮陽部分的外輪廓線在Z軸上隨著體塊的輪廓產生一定的變化，使建筑每一層的線條更加靈動。在配套塔樓的幕墻方案設計中，設計師需要充分結合建筑形體的要求對塔樓每一層的邊緣形狀進行確定，既要保證造型的線條感和科技感，同時也要以經濟性和美觀性為原則[3]。在本次建筑工程的塔樓幕墻設計中，設計師使用了Grasshopper插件對玻璃幕墻輪廓進行反復推敲，程序的輸入端為塔樓的標準層外輪廓線，為對應的塔樓形體，包括玻璃和樓板，最后綜合考慮形體和標準層布置后確定了類五邊形的塔樓形式，如圖3所示。

圖3 塔樓外輪廓形式示意圖

2.5 應用玻璃幕墻的藝術表現

玻璃幕墻的材料藝術表現：

（1）透明性。透明作為玻璃材料的最大特點，現如今己經不是簡單的視覺上的一覽無余，而是一種兼具功能意義的美學表現。因為玻璃材料具有良好的視覺穿透性和透明度，所以可以有效拉近環境和建筑之間的距離，讓建筑與自然更加兼容。而且玻璃的透明性也讓建筑工程更加通透、開放、輕盈和靈動。

（2）反射性。反射也是玻璃的重要特征之一，現代建筑大師密斯就認為反射是玻璃的最本質特征，因為玻璃的反射性可以讓建筑和周邊環境形成一定互動，例如藍天白云、山川湖泊、花草樹木都可以在玻璃幕墻上映射出來，那么建筑表達也就會融入一定的環境因素，從而形成光影交織、色彩變化的多種視覺效果。

在空間藝術的表現上，玻璃幕墻主要是對人心理的界定，因為玻璃幕墻具有光線和視線的通透性，所以玻璃幕墻界面既是兩個空間的分格屏障，又是兩個空間的連接橋梁。該程充分利用了玻璃幕墻隔而不斷的特點，讓室內外空間具有更加豐富的層次。當室外光線穿透玻璃幕墻時，光線通過一定的折射、反射和透射，就能夠在幕墻的結構構件和建筑實體形成斑駁的光影，并隨著時間的變化形成多種視覺形態，因此能夠讓建筑空間更加充滿活力、更加立體。除此之外，玻璃幕墻還能給予人們關于三維形體和定向、定時的重要幫助。

3 結束語

綜上所述，建筑幕墻具有其他材料無法替代的裝飾效果，所以將幕墻設計應用在建筑外立面設計中，對于建筑工程來說不僅經濟效益顯著，而且還能有效提高建筑的外在美感，對于打造現代化城市也有一定的推動意義。設計師在進行外立面設計時，一定要充分結合美學、力學、環境學與藝術學等多領域的學科知識，對建筑外立面進行合理設計，并盡最大可能做到幕墻設計和建筑設計的高度協調和兼容，在保證建筑功能的基礎上為人們提供更加良好的建筑環境，進而推動我國建筑行業的可持續健康發展。