传统的幕墙具有建筑功能,起封闭、保温隔热、隔声、防渗、防水等作用。而现在公共建筑中广泛采用非封闭性的装饰幕墙,其功能主要是起建筑艺术的作用。
2.1 单层装饰幕墙
单层装饰幕墙只围挡、分隔建筑空间的作用,或者本身只是建筑艺术的作品。因此比较常用开孔金属板,由钢管结构支承(图15 ~图19)。
2.2 双层幕墙的外幕墙
许多工程的内幕墙起建筑功能作用,外幕墙只是作为建筑装饰。由于无需密闭,因此面板材料和幕墙形式都可以自由得多。 密孔金属板和开口金属板是外幕墙的首选材料(图20 ~图30 )。
三、幕墙的新表现形式
(一) 不规则划分
大多数幕墙采用四边形板块,近年来幕墙形状日趋复杂,采用三角形板块更能适应复杂的曲面(图31~图33)。
(二) 非光滑表面的幕墙
幕墙的板块是立体的盒子或者簸箕,形成凹凸进出的立体墙面,得到特殊的艺术效果(图38~图42)。
当幕墙为复杂的双曲面时,采用立体板块单元能方便调节,容易拟合预定的曲面。北京凤凰传媒中心为轮胎形墙面,由簸箕型玻璃板块拼合而成(图43)。
(三) 形式多样的新颖遮阳装置
新型遮阳板也是组成幕墙新颖手法的一部分。图47`~图50是几个典型的实例。
四、新的幕墙系统
(一) 索网点支玻璃幕墙
索网结构通常是双向布置张拉钢索。当跨度不超过15米时,幕墙也可以沿竖向单向布索,采光顶可以沿短向布索。索网是技术含量较高的结构系统,其设计涉及大挠度下的非线性结构分析,而且要考虑温度和初拉力的影响;其施工则要考虑预拉力的合理张拉分级和顺序,复杂程度较高。国内最早的拉索幕墙是哈尔滨国际会展中心(图51)。目前最大的单张索网是北京新保利大厦,90米X70米,三棱面(图52、图53)。上海中国航海博物馆采用了两张54米高的马鞍形索网(图54),张拉在高度为78米的钢骨混凝土“船帆”上。马鞍形索网还用于采光顶屋面(图55)。
最近,超大规模的索网在大型公共建筑广泛使用,其规模和技术难度在世界上都是前所未有的。图56为鄂尔多斯赛马场的超大单向索幕墙,高度达90米。昆明新机场索网幕墙面积达20000平方米,更困难的是钢索都必须从弯曲的钢“飘带”的中间穿过(图57)。京深港高铁深圳北站的索网幕墙总面积也超过了20000平方米,为此还进行了整片实大幕墙的施工模拟试验(图58)。
北京是抗震8 度设防地区,国家网管中心和土城移动电话局都在两座独立的建筑之间布置索网,地震时两座建筑的相对位移将会拉断钢索,为此开发、安装了世界首个水平索端部弹簧保险装置(图59)。
(二) 双层通风幕墙
双层通风幕墙由外幕墙、内幕墙或门窗以及它们之间的热通道构成。用自然通风或机械通风在热通道形成稳定的气流,改善室内环境,有时还可以降低取暖和空调的能耗。我国最早的双层通风幕墙是北京会计师培训中心(图60)。此后各地陆续建造了许多工程,同时也在探索这项新技术的合理应用途径(图61~图64)。
(三) 光伏幕墙和光伏屋面
现在新的理念是:幕墙不仅要节能,而且要产能。这就是所谓“能量平方”的概念。光伏幕墙利用光伏电池将太阳的光能转变为电能,这是一种清洁能源,特别是日本福岛核电站发生事故后,我国发展光伏能源的势头更猛。
五 新材料面板的广泛应用
(一) 新型玻璃
1 大尺寸玻璃
目前国外生产的热弯钢化夹胶玻璃的最大长度为6米。2010年我国已经生产了12.6米X2.6米的热弯钢化三夹胶超大规模的玻璃,用于上海苹果专卖店,每块超大玻璃的售价达RMB100万元(图72)。2011年已经生产15.0米X3.6米的三块12毫米夹胶玻璃(图73、图74)。长度达18米的产品已供货香港苹果。目前在建的美国加州苹果总部,全部15米的大玻璃均由中国生产(图76)
2 离子性和反射型中间膜新型夹胶玻璃
现在大多数幕墙用夹胶玻璃采用PVB中间膜,这种中间膜剪切模量G 较低,而且随温度升高而急剧降低,所以在进行夹胶玻璃承载力设计时不考虑其整体作用,按两片单片玻璃计算。而离子性中间膜(商品名称SGP)剪切模量G比PVB 高得多,对温度敏感度较低,可以考虑夹胶玻璃的部分整体作用,因而可以提高夹胶玻璃的承载力,满足大风力下大尺寸玻璃的受力要求。上海苹果店玻璃的尺寸达12.6米;广州塔玻璃幕墙高度达460米,它们的夹胶玻璃都采用了SGP 中间膜(图77)。
我国海南、广东南部和广西南部等夏热冬暖地区,冬季不取暖而无保温要求;夏季以防太阳辐射为主。采用反射型中间膜(商品名称XIR)的夹胶玻璃即可满足节能要求,无须做成夹胶中空玻璃。单夹胶与夹胶中空相比可节省玻璃30%~50%,而且自重减轻后使支承结构用材相应也减少,节材也就是节能和减排。深圳证券交易中心的采光顶和大运会体育馆的玻璃幕墙都用XIR单夹胶玻璃代替了原设计的夹胶中空玻璃(图78、图79)。