傳統的幕墻具有建筑功能,起封閉、保溫隔熱、隔聲、防滲、防水等作用。而現在公共建筑中廣泛采用非封閉性的裝飾幕墻,其功能主要是起建筑藝術的作用。
2.1 單層裝飾幕墻
單層裝飾幕墻只圍擋、分隔建筑空間的作用,或者本身只是建筑藝術的作品。因此比較常用開孔金屬板,由鋼管結構支承(圖15 ~圖19)。
2.2 雙層幕墻的外幕墻
許多工程的內幕墻起建筑功能作用,外幕墻只是作為建筑裝飾。由于無需密閉,因此面板材料和幕墻形式都可以自由得多。 密孔金屬板和開口金屬板是外幕墻的首選材料(圖20 ~圖30 )。
三、幕墻的新表現形式
(一) 不規則劃分
大多數幕墻采用四邊形板塊,近年來幕墻形狀日趨復雜,采用三角形板塊更能適應復雜的曲面(圖31~圖33)。
(二) 非光滑表面的幕墻
幕墻的板塊是立體的盒子或者簸箕,形成凹凸進出的立體墻面,得到特殊的藝術效果(圖38~圖42)。
當幕墻為復雜的雙曲面時,采用立體板塊單元能方便調節,容易擬合預定的曲面。北京鳳凰傳媒中心為輪胎形墻面,由簸箕型玻璃板塊拼合而成(圖43)。
(三) 形式多樣的新穎遮陽裝置
新型遮陽板也是組成幕墻新穎手法的一部分。圖47`~圖50是幾個典型的實例。
四、新的幕墻系統
(一) 索網點支玻璃幕墻
索網結構通常是雙向布置張拉鋼索。當跨度不超過15米時,幕墻也可以沿豎向單向布索,采光頂可以沿短向布索。索網是技術含量較高的結構系統,其設計涉及大撓度下的非線性結構分析,而且要考慮溫度和初拉力的影響;其施工則要考慮預拉力的合理張拉分級和順序,復雜程度較高。國內最早的拉索幕墻是哈爾濱國際會展中心(圖51)。目前最大的單張索網是北京新保利大廈,90米X70米,三棱面(圖52、圖53)。上海中國航海博物館采用了兩張54米高的馬鞍形索網(圖54),張拉在高度為78米的鋼骨混凝土“船帆”上。馬鞍形索網還用于采光頂屋面(圖55)。
最近,超大規模的索網在大型公共建筑廣泛使用,其規模和技術難度在世界上都是前所未有的。圖56為鄂爾多斯賽馬場的超大單向索幕墻,高度達90米。昆明新機場索網幕墻面積達20000平方米,更困難的是鋼索都必須從彎曲的鋼“飄帶”的中間穿過(圖57)。京深港高鐵深圳北站的索網幕墻總面積也超過了20000平方米,為此還進行了整片實大幕墻的施工模擬試驗(圖58)。
北京是抗震8 度設防地區,國家網管中心和土城移動電話局都在兩座獨立的建筑之間布置索網,地震時兩座建筑的相對位移將會拉斷鋼索,為此開發、安裝了世界首個水平索端部彈簧保險裝置(圖59)。
(二) 雙層通風幕墻
雙層通風幕墻由外幕墻、內幕墻或門窗以及它們之間的熱通道構成。用自然通風或機械通風在熱通道形成穩定的氣流,改善室內環境,有時還可以降低取暖和空調的能耗。我國最早的雙層通風幕墻是北京會計師培訓中心(圖60)。此后各地陸續建造了許多工程,同時也在探索這項新技術的合理應用途徑(圖61~圖64)。
(三) 光伏幕墻和光伏屋面
現在新的理念是:幕墻不僅要節能,而且要產能。這就是所謂“能量平方”的概念。光伏幕墻利用光伏電池將太陽的光能轉變為電能,這是一種清潔能源,特別是日本福島核電站發生事故后,我國發展光伏能源的勢頭更猛。
五 新材料面板的廣泛應用
(一) 新型玻璃
1 大尺寸玻璃
目前國外生產的熱彎鋼化夾膠玻璃的最大長度為6米。2010年我國已經生產了12.6米X2.6米的熱彎鋼化三夾膠超大規模的玻璃,用于上海蘋果專賣店,每塊超大玻璃的售價達RMB100萬元(圖72)。2011年已經生產15.0米X3.6米的三塊12毫米夾膠玻璃(圖73、圖74)。長度達18米的產品已供貨香港蘋果。目前在建的美國加州蘋果總部,全部15米的大玻璃均由中國生產(圖76)
2 離子性和反射型中間膜新型夾膠玻璃
現在大多數幕墻用夾膠玻璃采用PVB中間膜,這種中間膜剪切模量G 較低,而且隨溫度升高而急劇降低,所以在進行夾膠玻璃承載力設計時不考慮其整體作用,按兩片單片玻璃計算。而離子性中間膜(商品名稱SGP)剪切模量G比PVB 高得多,對溫度敏感度較低,可以考慮夾膠玻璃的部分整體作用,因而可以提高夾膠玻璃的承載力,滿足大風力下大尺寸玻璃的受力要求。上海蘋果店玻璃的尺寸達12.6米;廣州塔玻璃幕墻高度達460米,它們的夾膠玻璃都采用了SGP 中間膜(圖77)。
我國海南、廣東南部和廣西南部等夏熱冬暖地區,冬季不取暖而無保溫要求;夏季以防太陽輻射為主。采用反射型中間膜(商品名稱XIR)的夾膠玻璃即可滿足節能要求,無須做成夾膠中空玻璃。單夾膠與夾膠中空相比可節省玻璃30%~50%,而且自重減輕后使支承結構用材相應也減少,節材也就是節能和減排。深圳證券交易中心的采光頂和大運會體育館的玻璃幕墻都用XIR單夾膠玻璃代替了原設計的夾膠中空玻璃(圖78、圖79)。