论玻璃幕墙设计中的现代化元素

2020-08-17夏松平珠海青兴阁建筑工程有限公司总经理技术负责人工艺美术师一级建造师

中国建筑装饰装修 2020年7期

关键词：玻璃幕墙大厦幕墙

夏松平珠海青兴阁建筑工程有限公司总经理、技术负责人，工艺美术师、一级建造师

玻璃幕墙有美丽的外观，外表清透整齐，使人赏心悦目。侧面观察玻璃幕墙，玻璃幕墙通常呈现灰色，这是由于在制作过程中加入镀银膜或者其他金属材料的原因。在阳光照射下，玻璃幕墙并不会刺眼，给人一种高端大气的感觉。

1 玻璃幕墙设计中现代化元素的构成

自1851 年第1 个大型玻璃幕墙设计“水晶宫”诞生以来，玻璃幕墙逐渐成为一种成熟、实用且受欢迎程度高的建筑外墙方案。玻璃幕墙本身就是以现代建筑，尤其是大型现代化建筑的实际需求而产生的，其设计方案需要考虑建筑外观、质量等多方面因素。

在新时期社会发展背景下，玻璃幕墙的整体设计逐渐脱离了单一的功能要求，转而形成了由文化、地域风格、城市整体规划与布局、生态等综合评价的设计趋势，也就是本文所述的设计现代化。现代化元素则主要以艺术、科技为主，构成元素包括如下几种形式。

1.1 艺术元素

装饰是玻璃幕墙的主要功能之一，幕墙的造型、颜色等彰显出建筑美学的艺术性，因此设计时需要运用视觉美学艺术，提高建筑的可观赏性。例如，常见的色彩搭配，通过幕墙颜色的配合塑造出令人赏心悦目的视觉观感，丰富城市色彩；通过对玻璃幕墙的整体造型分割，使幕墙呈现出不同的艺术风格；加强幕墙与背景环境之间的联系，使幕墙更具自然一体性，从而减少大型建筑物在自然空间里的突兀感等[1]。其中具有典型代表的就是后现代主义、新现代主义、结构主义等意向在设计中的体现，造就了潘索尔大厦、香港中国银行大厦、CCTV 主楼等著名的幕墙工程。

1.2 文化元素

文化元素主要是以地域文化、古今文化为基调，进行幕墙的独到性设计，如典型的欧式风格设计与中式风格设计就是不同的地域文化元素对设计产生影响的结果。我国悠久的历史文化与民族文化元素，也会化为各种设计风格被体现，如各种幕墙设计中的图案、造型对文字、民俗事物的参照或仿制，体现出我国幕墙设计中浓郁的社会文化氛围，古典风格彰显历史和文化厚重感，现代风格则更贴近生活和对未来的憧憬。

1.3 科技元素

科技元素是幕墙设计中不可规避的话题，尤其是玻璃幕墙的设计，依靠现代科学技术和材料完成的建筑工程，本身就是科技的代名词。最为常见的表现如下。一是光学效果。利用不同质材的玻璃，使幕墙呈现出不同的光学现象，或是与天气背景变化同步，或是体现出建筑物的视觉通透性，利用材料的光折射、反射、透射、散射等性能，造就新的视觉景观。二是生态效果。通过对玻璃幕墙设计的优化，减少玻璃材料的幕墙所产生的环境负面影响，如散热问题、强反射问题、热量反射问题等，同时提高建筑本身的环境效果，如抗力性能、通风性能等。简言之，生态效果就是通过科技手段，使玻璃幕墙建筑与周边环境相融合且提高自身功能价值。

2 玻璃幕墙设计中现代化元素的体现

2.1 上海中心大厦玻璃幕墙

图1 上海中心大厦玻璃幕墙

上海中心大厦玻璃幕墙名气很大，因为上海中心大厦玻璃幕墙是世界上首次在超高楼层安装14 万m2的玻璃幕墙（见图1）。这个工程技术是我国超高级建筑生产水平的体现，也是现代化玻璃幕墙技术的体现。整个玻璃幕墙体系由于超高楼层的原因导致修建跨度大，在高空要克服玻璃材料自重问题以及高空环境造成的不利影响，建筑施工难度极大。在上海中心大厦玻璃幕墙设计中，设计师融入了玻璃幕墙设计现代化元素，实用超白玻璃作为中心大厦幕墙的主要材料，超白玻璃的特点就是自爆率最低，对后期质量和安全有保障。设计时，玻璃中加入胶片，即便是因为外力作用导致玻璃碎裂，胶片也可以黏附玻璃碎片，导致玻璃碎片不会从高空下落。设计时采用双层幕墙技术，设计外层幕墙和内层幕墙，在内外层幕墙之间隔开的区域设置温度缓冲。通过这种技术降低室内温度，减少室内与室外之间的热传递。通过双层玻璃技术，充分利用能源、节约能源，能源消耗至少减少50%，符合节能环保的现代化设计理念。

2.2 碎片大厦

图2 碎片大厦

碎片大厦是英国的著名建筑，由伦佐·皮亚诺设计，高309.6 m，该建筑是一个精密复杂的玻璃幕墙建筑（见图2），碎片大厦由很多窗玻璃组成，窗玻璃共同组成反光体系，通过对光线的反射改变天空的颜色，是极富有想象力和高科技的建筑。碎片大厦每一个表皮都由内向外向上生长的玻璃窗覆盖，最后组合为一个玻璃金字塔，塔顶端玻璃互不干扰形成金字塔的开口。碎片大厦是一种建筑美学的体现，发挥了玻璃幕墙的优点和实用性，设计师大胆且缜密的设计思路是对幕墙现代化设计理念的突破。大厦外部共有8 个倾斜的玻璃幕墙面，各个面呈现出了不同的规格，且利用各种缝隙保持建筑内部的通风效果。白色玻璃的使用，使得建筑外墙与天空白云更为融洽，也增加了建筑的轻盈感。设计师采用了一种双层皮肤来解决光照和热辐射的控制问题，让外立面既能产生自然通风，又能让室内的百叶窗对光线的变化进行自动调节。外部百叶窗可以非常有效地获取太阳能，但是因高层建筑不易于保护其外部的百叶窗，因此这里增加了一层玻璃幕墙。作为该项目的一部分，伦敦桥车站的部分路段也进行了重新开发，碎片大厦项目对周边地区的重建工作起到了很好的促进作用，现在这里被称为“伦敦桥地区”。

2.3 劳埃德大厦

劳埃德大厦是里查德·罗杰斯的杰出设计作品，是英国伦敦的地标性建筑之一，可以说劳埃德大厦是现代幕墙设计的代表之作，本建筑彻底打破了之前幕墙式建筑设计的风格，极力倾向于暴露式的透明设计，突出了建筑主体的特殊性，实现了视觉感官效果的提升。在设计内容上，设计师使用了大量铝制和不锈钢材质的构件，采用了透明度较高的玻璃作为幕墙材料，进一步凸显了建筑材料中金属与玻璃的对比效果，同时减少了建筑对周边光线的阻挡，使得大厦成为高科技和生态设计的代表。设计师几乎全部采用玻璃作为建筑的表皮，使建筑看上去像是一个晶莹剔透的水晶体。在不同的时间、不同的天气条件下，日光以其特有的角度照射到建筑上，建筑的形象随之发生改变。建筑在人眼中的最终形象，是由建筑轮廓和光线的相互作用生成的。罗杰斯大范围地选取透明材质作为建筑的外表皮，使光线与表皮两种因素之间的关系变得十分不确定。

3 基于现代化元素的玻璃幕墙设计思考

3.1 合理规避环保问题

3.1.1 避免产生光污染

玻璃幕墙使用的建造材料都是经过处理和加工的玻璃，通常是对玻璃进行涂膜处理或者镀膜处理，这样的处理方式可以有效减少光污染。当阳光直射玻璃时，普通的玻璃会产生强烈的反射光，使人头晕目眩。玻璃幕墙的设计以环保节能为核心思路，克服光污染造成的危害，是设计的关键环节。通过对于玻璃材料的不断改进，使用的涂膜玻璃，反射眩光已经极少。玻璃幕墙设计通过对玻璃幕墙位置的设计，采取措施预防，减少光反射，同时优化和改进玻璃材料的选择，尽量选取反射力不强的材料，从而降低玻璃对光线的反射，减少光污染[2]。

3.1.2 玻璃幕墙窗墙面积比的环保设计

优化设计窗墙面积比，一方面是从建筑美学出发优化窗和墙的比例，使建筑物看起来更加赏心悦目；另一方面是出于隔热性能考虑，窗和玻璃幕墙的隔热性能不如外墙的隔热性能，隔热性能不强意味着空调的能耗会增大，也就是窗强面积比越大，能源消耗就越大，不符合环保节能理念，所以必须对玻璃幕墙窗墙比进行优化设计。除了隔热性能，玻璃幕墙还具有保温性能，主要体现在气候条件寒冷的地区，保温性能可以有效地储存和利用热量，增加能源的利用率，发挥节能功效。窗墙比越大，对玻璃幕墙保温性要求相对更高。在设计阶段，对窗墙比的优化设计，可以在一定程度上发挥环保节能效果，充分利用玻璃幕墙的隔热性能和保温性能，循环利用能源，既做到了建筑外观大气美丽，又增强了玻璃幕墙的使用功能。

3.2 风格设计的再优化

BIM 技术在现代建筑工程中应用越来越广泛，这与国家培养了相关技术人才密不可分。幕墙的设计到施工均运用了BIM 技术，通过BIM 技术建造模型，用数值进行模拟建造，给设计师提供了更好的操作空间进行玻璃幕墙设计工作。BIM 技术可以精准创建出幕墙模型，通过计算机可以看到建筑模型任意楼层的剖面图和平面设计图，甚至细微到一个构造节点，满足工程施工的深化设计要求。对于复杂的工程或者复杂的结构和管线，普通的平面图很难直观表现出来，这时三维数字技术就发挥了作用，针对幕墙结构可以通过碰撞检测，检测幕墙钢结构是否会出现结构间的相互影响，如果结构之间相互影响，可以及时进行调整和重新设计。除了模型和三维立体图，通过BIM 技术可以储存大量相关信息，如需要使用预埋件时，可以根据需要使用的材料性质，快速查询到相关的生产厂商、施工单位等信息和材料参数，提高项目施工效率且减少失误[3]。依靠本技术可以对方案的多样化尝试和颠覆，有助于选择更加合理的设计方案。