建筑結構幕墻體系的技術美學表達及技術體系探究
——以中國科學院贛江創(chuàng)新研究院綜合樓幕墻體系為例

陳建武，栗 興，黎樹坤，李 波，來 瑞

（云南省建設投資控股集團有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

建筑美學的外向顯現(xiàn)往往通過建筑物自身的物質(zhì)實體進行表達，而建筑實體的構成則是通過科學、準確的技術手段進行塑造。在對建筑的藝術性與技術性矛盾且統(tǒng)一的博弈中，一直未能定義最終的結論，最主要的緣由是建筑技術的發(fā)展實實在在推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。技術是造福人類的潛在能源，將技術實體化，作為其在建筑創(chuàng)作中工業(yè)性、科技性、極致性的美學表達，也是現(xiàn)代主義流派的重要體現(xiàn)。

1 技術美學主義

在當代，技術作為建筑設計及發(fā)展的基礎動能，人們不斷利用新材料、新工藝、新技術等使建筑發(fā)展一直處在新陳代謝的狀態(tài)。人們也在對建筑美學的審視中，逐漸完成從提倡古典美學到工業(yè)化、高技化、生態(tài)化的現(xiàn)代設計美學轉(zhuǎn)變。在傳統(tǒng)建筑美學意識中，尤其在歐式古典建筑中，建筑的外表皮需要通過施以濃重的粉飾、精美的雕琢、復雜至極的雕欄畫柱等工藝后，才能將其塑造為合格的建筑作品。而技術美學則更加推崇勻質(zhì)性、透明性、節(jié)能通風性等現(xiàn)代設計元素。從因懼怕粗制的建筑施工痕跡與結構層外露影響建筑美觀，而對結構體系完全遮蔽，到逐步顯露建筑骨骼與血肉，使用更加精致純凈的材料與更富張力的色彩將其“曝光”，這既是技術美學對傳統(tǒng)裝飾主義美學的沖擊，也是技術升華的直接表現(xiàn)。

2 幕墻體系

幕墻體系的出現(xiàn)預示著建筑表皮革命已經(jīng)開始。玻璃幕墻具有透明性表皮、精密細致的節(jié)點構造、勻質(zhì)平衡的視覺表現(xiàn)，賦予建筑新的時代特征。而被傳統(tǒng)裝飾美學視作怪物的金屬，通過精密的技術加工，與玻璃結合成為更加清晰的建筑特征。幕墻體系最為顯著的美學表現(xiàn)為：協(xié)調(diào)比例、對立統(tǒng)一、勻質(zhì)節(jié)奏。玻璃的透明性及金屬的可塑精致性則是幕墻體系的本質(zhì)美學特征。

2.1 幕墻體系的美學表現(xiàn)形式

協(xié)調(diào)比例的設定是指在視覺上采用黃金分割比及平方根二矩形分割比，在玻璃幕墻分格的高寬比中采取協(xié)調(diào)分格，讓橫縱線條的穿插給人以視覺上的美感。

對立統(tǒng)一的設定是指玻璃的隱性特征與金屬結構的顯性特征對立統(tǒng)一，材料肌理，線條粗細、高低、平曲、比例的變化均對美學的沖擊性展露無遺。

勻質(zhì)節(jié)奏的設定是指從點線面的勻質(zhì)設定，將基本幾何單元進行有序的排列組合，呈現(xiàn)規(guī)律性的遞增或遞減狀態(tài)，使整個立面被賦予和諧的節(jié)奏。

2.2 中國科學院贛江創(chuàng)新研究院綜合樓幕墻體系設定

2.2.1 項目概況

中國科學院贛江創(chuàng)新研究院地處江西省贛州市贛縣的西北部儲潭鎮(zhèn)儲潭村區(qū)域。項目規(guī)劃用地1 132畝，建筑面積約20萬m2。該項目為中國科學院在江西省設立的第一個院屬事業(yè)單位，同時也是中國科學技術大學稀土學院的校區(qū)所在，工程定位及規(guī)模均有極高的發(fā)展定位。其中綜合樓在整個核心區(qū)規(guī)劃中屬于標志性建筑群代表。

綜合樓地上建筑面積18 089.60m2，地上共6層（含4層屋頂平面交通連接層），地下局部1層。由3棟樓組成，并通過室外大平臺進行連接。其中設有電影院、多功能圖書中心、健身文體中心及江景平臺等主要核心功能區(qū)（見圖1）。

圖1 中國科學院贛江創(chuàng)新研究院模型鳥瞰

2.2.2 綜合樓幕墻體系

綜合樓幕墻由7種幕墻系統(tǒng)組成。

1）豎明橫隱玻璃幕墻 豎明橫隱玻璃幕墻為框架式玻璃幕墻系統(tǒng)，幕墻骨架采用鋁合金框龍骨結構，預置埋件形式，幕墻豎龍骨采用斷橋鋁合金型材，玻璃面板選用Low-E雙鋼化中空玻璃。

2）鋁板幕墻 鋁板幕墻為框架式金屬板材幕墻系統(tǒng)。面板采用氟碳噴涂鋁單板，預置埋件形式，鋁單板通過鋁合金專用角碼與主、次龍骨連接。

3）穿孔鋁板幕墻 穿孔鋁板幕墻為開放式框架金屬板材幕墻系統(tǒng)。面板采用氟碳噴涂穿孔鋁單板，預置埋件形式，穿孔鋁單板通過鋁合金副框與主、次龍骨連接。

4）鋁合金格柵幕墻 鋁合金格柵幕墻為框架式金屬板材格柵幕墻系統(tǒng)。鋁格柵采用氟碳噴涂鋁方管，預置埋件形式，幕墻豎龍骨采用鋁合金型材，角鋼與豎龍骨采用螺栓連接，與預埋件焊接固定。

5）玻璃欄板 該系統(tǒng)由玻璃欄板立柱鍍鋅鋼板焊接成型，外罩氟碳噴涂鋁合金型材，面板采用夾膠彩釉鋼化玻璃，預置埋件形式，欄板扶手采用氟碳噴涂鋁合金型材。

6）GRC幕墻 該系統(tǒng)為開放式框架GRC幕墻。面板采用GRC掛板，預置埋件形式，通過不銹鋼螺栓將GRC掛板和三維可調(diào)節(jié)鋁合金掛件組連接固定，再通過不銹鋼螺栓將GRC板塊與橫龍骨固定。

7）石材幕墻 該系統(tǒng)為開放式框架石材幕墻。面板采用厚花崗巖，預置埋件形式。

3 幕墻系統(tǒng)在建筑中的美學呈現(xiàn)

3.1 美學表達

通過7種幕墻組合形成綜合樓立面幕墻體系。其中運用玻璃、金屬、GRC以及石材等材料。金屬不再僅用于框架構件上，金屬鋁板為整個立面體系提供了更加豐富的材料肌理與不同層次的質(zhì)感，與玻璃的透明感形成對立統(tǒng)一的整體，純凈透明又復雜精密，異性材料之間的連接碰撞在質(zhì)感和色彩上都產(chǎn)生了強烈的韻律感。

3.1.1 材質(zhì)表達

綜合樓所使用的玻璃、金屬、GRC及石材等材料具有不同的屬性，材料的質(zhì)感、肌理、顏色屬于截然不同的分類。但通過預設的比例分割，利用玻璃的透明性與金屬的科技性，再結合石材的穩(wěn)定性特質(zhì)，讓整個立面充滿了韻律變化，透明玻璃后顯露出建筑的“骨骼”與“血管”，精美的金屬構件所組成的框架體系與金屬鋁板獨有的科技感相得益彰。綜合樓2層以上立面大面積鋪設金屬鋁板網(wǎng)，從網(wǎng)格孔洞中隱約顯現(xiàn)第2層立面的材質(zhì)表達，無論是玻璃體系、混凝土構造體系還是鏤空區(qū)域都得以協(xié)調(diào)統(tǒng)一，半透狀態(tài)凸顯技術美學的精致與細節(jié)，同時也彰顯東方美學所追求的“有”與“無”，“隱”與“透”的哲學思考（見圖 2）。

圖2 綜合樓幕墻體系節(jié)點實景

3.1.2 色彩表達

在整個綜合樓幕墻系統(tǒng)的色彩處理上，利用色彩構成原理，以白色穿孔鋁板幕墻體系和玻璃幕墻體系為主色調(diào)，輔以灰色鋁百葉幕墻、淺灰色GRC線條、混凝土掛板以及灰色石材幕墻系統(tǒng)的局部色彩變化。利用材質(zhì)自有顏色，以中性色及冷色調(diào)為主要基調(diào)，效果明快而又不缺乏調(diào)和感。

3.1.3 技術表達

玻璃與金屬的結合是技術美學的代表手段。這種明晰且精密的美學形象特征也在綜合樓的幕墻系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。框架式豎明橫隱玻璃幕墻系統(tǒng)采用鋁合金框龍骨結構作為其骨骼體系，Low-E雙鋼化中空玻璃的使用大幅提升了建筑隔熱性并具有良好的透光性。由于玻璃在生成過程中鍍有金屬銀膜，能更好地反射遠紅外線，同時可阻擋室內(nèi)熱能的流失，因此有很好的節(jié)能效果。這也正是勒·柯布西耶提出的關于玻璃幕墻“正確的呼吸”和“中和的墻面”的技術方案。

3.1.4 形態(tài)表達

從平面上看，綜合樓主要由3個功能區(qū)組成，通過室外的大平臺及連廊使其既相互獨立又相互連接。最外層是利用玻璃幕墻體系、金屬鋁板幕墻體系以及石材幕墻體系順勢旋轉(zhuǎn)覆蓋于三大功能區(qū)之外，圍合形成類橢圓形的建筑“聚落群”。3種對立統(tǒng)一的幕墻體系將原本離散的平面空間聚合其中，將對稱、韻律、漸變、平衡、特異等立面要素通過特定設計節(jié)奏使其趨于平衡狀態(tài)。秩序與變換從來都不是完全對立的兩個極端，現(xiàn)代技術美學所營造的幕墻體系恰好說明了這一點。

3.2 地域性特征

現(xiàn)代地域性建筑更注重與時代精神和主流審美融合，強調(diào)創(chuàng)新且富有可持續(xù)的生命力。提煉地域性材料以技術手段進行精加工后，也可讓現(xiàn)代的地域性建筑具有時代感和先進性。綜合樓作為中國科學院贛江創(chuàng)新研究院的地標性建筑，在滿足時代性與科技性的前提下，將贛州客家文化融入其中。客家文化中最為獨特的建筑形式是被譽為“東方古羅馬城堡”的客家土圍樓。客家土圍樓存在單環(huán)與多環(huán)兩種建筑形式。利用泥土為基材夯筑，木質(zhì)材料制成閉環(huán)型連廊的土樓，其中心區(qū)域均為客家家族的祠堂院落，以祠堂為中心點向外擴散，依次設置祖堂和圍合連廊，最外環(huán)則被劃分為居住場所。絕大多數(shù)通廊式土圍樓所劃分的住房區(qū)域基本均等，每戶建筑面積約10m2，且所有戶室共用廊道及樓梯空間。這種“圍”與“院落”的概念在綜合樓的設計理念中得以延續(xù)升華，利用立面系統(tǒng)圍合于3座主要功能區(qū)將院落聚合其中。客家人數(shù)千年的“天、地、人”三方結合的意識形態(tài)在新時代、新的建筑中以新的技術手法得以傳承。

4 結語

幕墻體系作為現(xiàn)代科技高速發(fā)展、材料迭代更新的時代產(chǎn)物，表達出技術美學的核心思想。利用科技發(fā)展帶來的新興建筑技術手段可實現(xiàn)建筑美學藝術化的表達。建筑技術不僅物理層面的實施手段，更可用作表達精神層面的美學表達。建筑幕墻體系作為建筑外表皮，既作為圍合結構，又是人類使用新材料、新技術最適宜的載體。在技術主導逐漸成為建筑審美主流價值的今天，人們更愿意接受有血有肉且能滿足功能所需的新形態(tài)建筑。中國科學院贛江創(chuàng)新研究院綜合樓案例充分說明幕墻體系在建筑美學形態(tài)中所展現(xiàn)出的協(xié)調(diào)比例、對立統(tǒng)一、勻質(zhì)節(jié)奏三大特性。從材質(zhì)、色彩、技術及形態(tài)上利用幕墻系統(tǒng)的設計語言傳達技術美學，在滿足時代性與科技性的前提下，將贛州客家土圍樓設計語言傳承其中，使現(xiàn)代設計語言與傳統(tǒng)地域性文化結合共融。

當下，我們不僅要充分了解幕墻系統(tǒng)的各項特性及技藝手法，更應該思考如何更合理地利用技術手段彰顯建筑美學，如何利用理性的技術邏輯完成感性的建筑美學升華。