建筑石材外立面高品质设计策略——以粤港澳大湾区院士交流中心项目为例

李泽辉

广州市设计院集团有限公司 广东 广州 510620

1 项目概况

粤港澳大湾区院士交流中心项目选址位于广州开发区峻祥路以西、香雪三路以北，贴临黄埔区政务中心。该区域交通便捷，周边环境条件优越。项目总用地面积28222m2，建筑面积10500m2，建筑高度20m，为科研办公型建筑，主要功能包括院士中心主楼，院士中心附楼，配套健身运动设施、数控中心、研究会议中心、门楼和地下设备用房。因项目与黄埔区政务中心毗邻，建筑风格和外立面设计考虑与既有建筑和谐、统一，石材外立面成为设计的首选[1]。

图1 院士交流中心实景鸟瞰图

图2 院士中心主楼实景图

2 理念与亮点

顺应地形，因地制宜：项目场地东西高差较大，充分顺应地形特征，进行规划布局，综合考虑土方平衡，减少土方外运。建筑布局随地形逐级提升，整体布置强调序列感，中心突出，形成主楼为中心，“众星拱月，群绿环抱”的布局形式，凸显建筑气质。

融入环境，和谐同构：建筑与环境紧密融合，强调建筑的在地性并塑造更整体的环境氛围。项目充分结合景观，避让不利因素对建筑布局的影响。研究既有建筑规划的内在逻辑，形成空间和细节的对话关系。

概念鲜明，一以贯之：强调设计故事线索，将新中式的理念融汇到故事线，在设计之初从规划、建筑和室内将设计理念一以贯之。各栋楼主题明确、从建筑外立面、装饰标识、细节、景观、室内、工艺品等各个细节强化设计主题和概念。

石材细部，节点推敲：建筑细部线条和节点的推敲贯穿项目从设计到竣工，重点关注装饰线脚、石材工艺、节点美观与安全、特殊构造做法和分缝、单元拼接效果等环节。

多样化庭院空间：本项目通过园林来组织空间，各功能被景观包裹，尺度各异的庭院空间移步换景、层次分明。主楼通过四组精致的庭院，有序的构成了一个对称系统；附楼通过中心庭院组织各部分功能，并突出设计主题[2]。

3 高品质石材外立面设计策略

本项目对于石材外立面的设计要求十分严苛，也是达到项目高品质目标的关键。强调石材外立面的设计包括的内容较为广泛，从出产的原材，石材选样、定板，基层处理工艺，石材与主体结构的连接方式，拼接和胶缝处理，乃至工地现场对实际板材色差、纹样和完整度的比对监管都直接影响了最后整体的立面效果。本文重点从以下几个方面展开论述。

3.1 材料选择

饰面石材一般分为花岗石、大理石、砂岩和板石这几类，综合考虑外观效果、石材特性和造价因素，花岗岩是较为常用在外立面的一种天然石材。以白麻为例材料单方市场价格约250～350元/m2，根据石材具体的纹路、颜色和光泽会有一定差值，但相较大理石而言浮动变化不大。毋庸置疑板材的选定是外立面效果最关键的一个环节。

首先，要选择底色纯净，斑点细密分布均匀的天然石材原料，规避有较多吐黄、锈斑、水斑和杂质的石材；其次，考虑到石材的脆性和安全性，外立面石材厚度不宜小于30mm，且不宜大于50mm，这样的尺寸完全可以满足普通立面造型拉缝需求；再次，要充分考虑石材的抗压强度、耐久性、防水性和耐磨性等特征，根据不同部位合理选择；最后，选择有规模的石材生产厂家，能够保证良好的出材率和稳定的板材品质，石材样板最忌不同原材切割的板材进行拼接。

3.2 工艺要求

石材样板的确定常规的流程是先确定石材类型，再确定表面处理工艺。常见石材表面加工工艺有光面、火烧面、荔枝面、亚光面、蘑菇面、拉丝面和酸洗面等。粤港澳大湾区院士交流中心项目外立面石材主要采用白麻，火烧面和酸洗面对白麻的色泽影响较大，业主对光面、荔枝面、亚光面、蘑菇面和拉丝面进行了样板对比。各种加工工艺对石材的效果影响明显，通过同一种材料的不同工艺表达可以丰富建筑的立面层次。

光面工艺的斑点相对清晰，光泽平整；荔枝面整体光影感更强，石材更显白；亚光面对光的反射较弱，整体光度暗淡；蘑菇面是通过斧凿、刀劈的方式做出强烈的凹凸感，具有独特的点缀装饰效果；拉丝面是模仿格栅百叶效果的一种做法，让板材避免单调、呆板，但对板材的厚度有一定要求。

该项目利用内庭院的室外立柱进行了原比例打样，通过上墙效果对比，最后选定荔枝面白麻为建筑外墙面用材，蘑菇面和拉丝面作为细部点缀。

3.3 设计控制

基于石材质地坚硬、质量重、加工成块材后脆性变大的特点，外立面石材常采用干挂的施工安装方式，通过背栓和脚码与主体结构牢固连接；然而典雅风格的建筑常常通过丰富的线脚收分和节点变化来彰显设计的整体气派，这与石材自身属性和构造安装方式是相矛盾的。较为普遍的处理手段是，通过采用GRC等玻纤混凝土材料喷真石漆的方式来替代天然石材，但天然石材的耐久性和自然态很难模仿，再加上石材线条的轮廓感更能凸显建筑的庄严气质，在本项目中我们毅然选择石材去表达哪怕极其细微的线脚，正因为这样的决定，迫使我们在设计控制上对以下方面做了深入的研究和探讨。

3.3.1 线脚层次。线脚进退尺度的把控要充分结合幕墙构造节点进行推敲；过小尺寸的进退无法高效的拼装和施工且增加了幕墙造价成本，尺寸超大的外挑让建筑过于粗放且安全性无法保障。设计是要考虑模数化，装配式的设计原则，标准化的尺寸变化，避免过多的现场裁切工作量；线脚收进或出挑尺度建议按相同数值变化或呈规律性递减、递增；石材拼接的外立面要将防水胶缝（6mm）的尺寸考虑在整体设计中；建筑线脚最好整体交圈，方便石材立面收口和裁切石材尺寸统一。

3.3.2 分缝细节。分缝是幕墙设计的关键环节，这里不讨论密封拼接石材背后做防水层的情况。分缝的整体原则：胶缝细、直、连贯，对于建筑立面的分割效果来看，均匀，舒朗是保证效果的最佳方案。本项目对比了黑、透明（白）、灰色胶的勾缝效果，最后选择了黑缝，它更能体现建筑材质的分割构成逻辑。立面的横向分缝：考虑层高等分分缝，但在立面分缝设计的过程中要结合园林专业图纸对室内外的处理大样，处理接地部分要做好石材高度的预留。竖向分缝：对于三段式的建筑而言，上下部分竖缝整体贯通；横向线脚的竖缝与墙身主体竖缝拉齐；错缝的关系处理是设计的难点。处理竖缝的一般原则，还是要追求整体效果，对于局部的瑕疵要能够容忍，在处理上也要有所取舍，但对于主要的展示面要给予最大的优先级。在搭建方案模型时一定要将分缝关系在模型上准确表达做好设计控制。

3.3.3 拼接逻辑。

3.3.3.1 石材整个立面的纹理做法：统一成型，分段密拼。整面的竖向格栅纹理和浮雕工艺立面，考虑到运输、安装和效果往往采用这种拼接方式。

3.3.3.2 天然的石材原料存在必然的不稳定性，通过合理的石材上墙编排让整个立面纹理均匀，色泽统一。

3.3.3.3 多方案对比阴角、阳角的石材拼接方式。比如45°切角合拼，直角长边收口等。

3.3.3.4 对于交接复杂部位的简单化处理，拼接越多胶缝越多，整个拼接的关系越混乱。

3.3.3.5 在主体基调上，增加变化和特色，强调典雅而丰富的立面设计。

3.4 细部推敲

建筑通过体量、构图关系塑造气场，通过细节刻画表达隽永与内涵。往往细节的处理透射出奇思妙想，让人意味悠长。粤港澳大湾区院士交流中心项目在处理细节方面耗费了很多精力，也在细节处理的过程中走了不少弯路，处理不当的位置甚至出现了拆除重做的情况。

3.4.1 变形缝。主楼部分形体太长，联系部分薄弱，结构要求在两翼部分设置结构伸缩缝化整为零。常规的外立面变形缝索用国标图集，产品成熟防水性能好，但在外立面处理上成为难点。本项目从中国木建筑的榫卯技术中寻找思路，将两块相邻的30mm石材沿厚度方向对开拼接，两个15mm的端部开槽拼合完整，施工阶段水平安装时错开60mm，作为变形预留空间也与外侧立面分缝对应；石材内侧通过铝合金内衬板做防水，同时采用变形缝构造；内侧结构完全断开。这样的处理即保证了变形缝的实际功能也不破坏外立面的设计效果。

3.4.2 交接部位。这里提及的交接部位主要是指不同材料之间、不同线条之间、高低错位情况下和内外过渡的“灰空间”天花收口的处理。这些部位往往关系错杂，整体的设计原则要界面清晰，过渡平顺。但对于材质的鲜明对比，大实大虚的关系碰撞还是要在体量上进行推敲，避免在平面上的直接碰撞，打破立面的完整感。

3.4.3 特殊构造的做法。粤港澳大湾区院士交流中心项目在门楼设计中遇到了难题，因为门楼的主体结构是四根立柱，屋檐大出挑的设计给结构增加了很大负荷，而在此基础上，业主希望坚持我们原初设计门楼凿井天花和斗拱构件都要用石材，这给结构设计提出了更高要求。结构设计师按石材方案反复测算都不能确保其构造的安全性，在反复的争取确认后，我们明确了放弃采用天然石材的想法。经过多轮方案比较，我们选择了发泡陶瓷这种新材料替代石材，发泡陶瓷具有质量轻，耐火、防水和耐久性好等特点。新材料的运用为项目最后的整体完成度做出了不小贡献[3]。

4 结束语

通过粤港澳大湾区院士交流中心项目的切身实践，完整的经历了一次高标准石材立面设计的流程，回顾设计过程，从选材、定板到板材到场的核验；从工艺做法、拼接方式到施工组织；从形体设计、比例控制到细节推敲；都充分体现了建筑师对材料深刻认知的意义。高品质的建筑归根结底是建材在形体上的完美演绎，是建筑师对每个细节的精准把控。