【門窗幕墻網(wǎng)】摘要：建筑幕墻的應(yīng)用在西方以1851年倫敦“世博水晶宮”玻璃帷幕為標(biāo)志，已經(jīng)歷160多年發(fā)展歷史，國內(nèi)則以1983年興建的長(zhǎng)城飯店為標(biāo)志也發(fā)展了30多年。作為建筑重要功能部件，幕墻經(jīng)大量的應(yīng)用實(shí)踐和理論研究已進(jìn)入智能信息化、綠色環(huán)保化、工廠裝配化及個(gè)性化發(fā)展階段。其中有經(jīng)典成功案例，也有值得吸取教訓(xùn)的遺憾工程。這些均是建筑幕墻行業(yè)發(fā)展過程中積累的寶貴財(cái)富。我們回顧過去、展望未來時(shí)發(fā)現(xiàn)太多需要總結(jié)的升華認(rèn)知和理念。本文試圖系統(tǒng)性反思幕墻設(shè)計(jì)理念、方法，嘗試進(jìn)行理論化概括，試圖為實(shí)現(xiàn)更好的幕墻設(shè)計(jì)提供啟迪和幫助。

一 前言

建筑幕墻是建筑之子系統(tǒng)，不承受來自主體的荷載，而自身所受荷載傳遞給建筑主體結(jié)構(gòu)（詞條“主體結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供），相對(duì)于主體具有微動(dòng)能力的圍護(hù)體系。所以，只有在建筑系統(tǒng)內(nèi)從哲學(xué)高度認(rèn)識(shí)建筑幕墻才能把握其本質(zhì)。人類知識(shí)體系本質(zhì)上是層級(jí)化互動(dòng)認(rèn)識(shí)，這一點(diǎn)得到了現(xiàn)代腦科學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)強(qiáng)有力的支持。所以哲學(xué)認(rèn)識(shí)作為認(rèn)知世界的最高階概括，對(duì)具體認(rèn)知提高產(chǎn)生強(qiáng)大的推動(dòng)作用。哲學(xué)有三個(gè)維度：討論“實(shí)在”的“形而上”，討論“知識(shí)”的“認(rèn)識(shí)論”和討論“價(jià)值”的“價(jià)值論”。

我們以“物質(zhì)實(shí)在論”的唯物主義為基礎(chǔ)分析幕墻，得出以下結(jié)論：建筑幕墻既是生產(chǎn)力和技術(shù)工藝發(fā)展的必然產(chǎn)物，又被人類“情感沖動(dòng)事件”所推動(dòng)而演變。英國倫敦“水晶宮”幕墻就是早期的例子，工業(yè)化為其提供了實(shí)現(xiàn)的可能，需要展示工業(yè)成就的世博會(huì)為它提供了應(yīng)用的契機(jī)。ZahaHadid Architects建筑設(shè)計(jì)為代表的非線性建筑及外皮設(shè)計(jì)被歡迎，則是當(dāng)代的例子——數(shù)字化技術(shù)為其提供了強(qiáng)有力支撐，人們審美的豐富性需求，為其提供了廣泛的實(shí)踐土壤。所以，非線性元素為例，在建筑設(shè)計(jì)、建造和營(yíng)運(yùn)過程中創(chuàng)造的新感受，一定在多樣化的建筑實(shí)踐中，為建筑提供更多復(fù)合而彈性使用機(jī)會(huì)而，成為當(dāng)今具有活力的“事件”。

建筑幕墻的發(fā)展趨勢(shì)——作為建筑幕墻設(shè)計(jì)，隨著互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的完善、智能控制產(chǎn)品成本的下降、建筑人性化需要和環(huán)保要求的提升，必然走向智能信息化、綠色環(huán)保化、裝配化。同時(shí)不可回避的是：幕墻作為建筑子系統(tǒng)，在滿足建筑量身定制設(shè)計(jì)的過程中“個(gè)性化”既是必然，又是其永恒審美價(jià)值所在。因?yàn)闃I(yè)主表達(dá)自我個(gè)性與商業(yè)利益追求、建筑設(shè)計(jì)師表達(dá)自我獨(dú)創(chuàng)和藝術(shù)造詣的理想和大眾實(shí)用主義評(píng)判等多重互動(dòng)是其永恒的動(dòng)力，建筑設(shè)計(jì)一定在個(gè)性化道路上分化發(fā)展。被廣泛質(zhì)疑的央視大樓方案選擇就印證了以上的看法，只不過在這里個(gè)性表達(dá)動(dòng)機(jī)更強(qiáng)烈而已。所以，可以說幕墻設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要組成部分，與建筑設(shè)計(jì)互動(dòng)過程中演變、升級(jí)和發(fā)展。

二 幕墻設(shè)計(jì)新理念

1建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能和性能設(shè)計(jì)與建筑整體功能和美學(xué)相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)精品。

1.1以建筑師的眼光看幕墻，才能走出“幕墻本位主義”(往往以“幕墻直接成本主義”表現(xiàn)出來)，以建筑有機(jī)整體思維的更高層次上把握幕墻設(shè)計(jì)本身的要點(diǎn)。

建筑以實(shí)用為基礎(chǔ)，綜合依據(jù)場(chǎng)地特點(diǎn)、功能需要和文化表達(dá)等需求，“無中生有”式的創(chuàng)造過程，創(chuàng)新是其靈魂。所以幕墻除了保證幕墻本身的基本功能性外，要滿足建筑整體設(shè)計(jì)理念，也就是說要秉持建筑師一樣的整體觀念，否則很容易失去方向，難于實(shí)現(xiàn)與建筑整體和諧的幕墻設(shè)計(jì)。

案例：蘇州科技文化藝術(shù)中心。該項(xiàng)目位于金雞湖畔的文化水廊景區(qū)，臨水而筑。方案由保羅

保羅·安德魯(Paul Andreu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)體現(xiàn)蘇州建筑傳統(tǒng)元素：“一顆珍珠、一段墻和一個(gè)園林”為建筑美學(xué)上的立意。

建筑圖案幕墻研究：模塊化、張力線條、高效加工安裝工藝。

蘇州科技文化藝術(shù)中心月牙形建筑外皮圖案象征聞名世界的“蘇州絲綢”放大圖案元素。所以線條要有內(nèi)在的編織張力，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)天衣無縫地連續(xù)對(duì)接，不能有斷續(xù)不暢的感

覺。為此我們?cè)囍膽呀ㄖO(shè)計(jì)師情節(jié)，配合建筑師進(jìn)行了多次圖案及圖案加工工藝實(shí)驗(yàn)，最終經(jīng)華東院崔中芳等建筑師確認(rèn)，確定了“模塊化雙層鋁板單元”設(shè)計(jì)方案。該方案用36種基本的模塊圖案完成整個(gè)立面圖案的無縫對(duì)接。

圖案試驗(yàn)1(如圖1.1.4)，目標(biāo)是用規(guī)則穿孔形成條狀圖案+條狀圖案，以實(shí)現(xiàn)立體圖案。

圖案試驗(yàn)2(如圖1.1.5)，目標(biāo)是用鋁板、噴涂鋼板和不銹鋼板，以實(shí)現(xiàn)張力不同而成本有差別的圖案方案。由于鋁板是高光反射材料，加工圖案可用沖切、水切割（詞條“切割”由行業(yè)大百科提供）或機(jī)械切割，但不能用激光切割。噴涂碳鋼板和不銹鋼板可以用以上四種方法加工。但不銹鋼板成本高、噴涂鋼板防腐性能不足而只好選用機(jī)械切割工藝鋁板。

圖案試驗(yàn)3(如圖1.1.6)，目標(biāo)是模塊化雙層鋁板，由機(jī)械切割單層鋁板組合焊接而成(平板或彎弧板)。

這種模塊化方法多種優(yōu)點(diǎn)于一身是比較理想的方案。其優(yōu)點(diǎn)是(下圖a~f)：

幾何形狀易于實(shí)現(xiàn)，即易于組裝完成穩(wěn)定形狀，特別是形成弧形雙層鋁板方面優(yōu)勢(shì)明顯。因?yàn)榘褍蓮?a target="_blank" data-ke-src="http://www.17mqw.com/zsk/ct.asp?id=6078">平面單板，經(jīng)過冷彎組合焊接起來形成整體雙層彎弧板時(shí)，容易避免大半徑弧面回彈而失去形狀穩(wěn)定性問題。

安裝加工方便。

容易與LED等集成設(shè)計(jì)。

1.2 建筑幕墻應(yīng)有“大批量工藝”思維

現(xiàn)代建筑體量大，幕墻設(shè)計(jì)安裝往往涉及到數(shù)量巨大的批量構(gòu)件，只有“簡(jiǎn)單才是可靠”的設(shè)計(jì)美學(xué)理念，才有利于最終實(shí)現(xiàn)幕墻精品。“大批量工藝”思維是超大型項(xiàng)目順利施工的必要前提，幫助人們以大工業(yè)化的思路處理“手工小批量”思維做不到的工藝，以可靠流水工裝工藝處理依賴工人個(gè)人技能的工藝手段。上海中心大廈在幕墻體系選擇、新材料應(yīng)用、施工工藝選擇等方面均實(shí)踐了該理念。

案例——上海中心：該項(xiàng)目形體形態(tài)復(fù)雜，由底至頂扭轉(zhuǎn)120°螺旋收縮上升。幕墻工程量大，約2萬余單元板塊。需要從結(jié)構(gòu)體系入手，將更多困難留在工廠內(nèi)解決，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量和實(shí)施難度。通過方案階段多重對(duì)比分析，最終確定臺(tái)階式掛式整體單元式幕墻的技術(shù)線路。

幕墻體系的選擇，在滿足建筑造型和精度的基礎(chǔ)上，通過對(duì)3種方案在加工工藝、施工精度和進(jìn)度等要求的對(duì)比，確定采用方案2的臺(tái)階掛式整體單元，三種確定方法如下：

方案1 光滑傾斜式單元幕墻（詞條“單元幕墻”由行業(yè)大百科提供）

玻璃均需現(xiàn)場(chǎng)冷彎處理，通過反復(fù)試驗(yàn)、測(cè)試(應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）測(cè)試、密封測(cè)試)得出結(jié)論，難以控制結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)，如下圖1.2.4、1.2.5。

方案2 掛式單元幕墻與坐式單元幕墻

通過對(duì)比驗(yàn)證，確定采用掛式整體單元體系為合理的結(jié)構(gòu)體系。

方案3 分體單元幕墻

分體單元幕墻標(biāo)準(zhǔn)化程度高，板塊種類從整體20327種可優(yōu)化至5800種，但現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)大。

所以最終采用了臺(tái)階式掛式整體單元幕墻體系。

1.3幕墻功能、性能設(shè)計(jì)要點(diǎn)及與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行平衡策略

在幕墻的功能、性能設(shè)計(jì)方面，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻物理性能分級(jí)》(GB/T 15225)，主要有以下幾個(gè)方面：抗風(fēng)壓性能、空氣滲透性能、抗雨水滲漏性能、保溫，遮陽性能、隔聲性能、平面變形適應(yīng)性能、防墜及耐沖擊性能、防火安全、防雷（詞條“防雷”由行業(yè)大百科提供）性能、通風(fēng)換氣功能。

1.3.1抗風(fēng)壓設(shè)計(jì) Wind Pressure Resistance

根據(jù)建筑實(shí)際情況可針對(duì)性設(shè)計(jì)，可以做到物盡其用。“向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理性和經(jīng)濟(jì)效益”是成本優(yōu)化和確保設(shè)計(jì)安全的保證。以決定幕墻抗風(fēng)壓性能的關(guān)鍵部件豎龍骨設(shè)計(jì)為例，淺談以上理念如下：

認(rèn)真選擇結(jié)構(gòu)方式及受力模型，宏觀上優(yōu)化材料用量。多層建筑一般情況下具備采用多跨靜定梁條件。采用多跨靜定梁優(yōu)于簡(jiǎn)支梁（詞條“簡(jiǎn)支梁”由行業(yè)大百科提供），根據(jù)室內(nèi)效果一般懸挑長(zhǎng)度為1/12，可節(jié)省材料為20%。圖1.3.1.1列出了幾種受力模型對(duì)應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，從中可領(lǐng)略差別。

傳力直接而明確，有利于保證可靠性，能降低綜合成本。例如，減少轉(zhuǎn)接次數(shù)。

2宏觀估算與有限元精細(xì)計(jì)算結(jié)合。目前結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件發(fā)展很快，有限元計(jì)算準(zhǔn)確度也是有保證了，所以復(fù)雜情況、復(fù)雜構(gòu)件可用有限元軟件計(jì)算，可比較準(zhǔn)確反映實(shí)際應(yīng)力和變形數(shù)值。

根據(jù)控制類型針對(duì)性地選擇材料，能降低成本。例如，如果受力形式為材料強(qiáng)度控制型，可采用鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）6063T6、6061或鋼型材Q345B等。

簡(jiǎn)支主梁計(jì)算：

材料截面設(shè)計(jì)最大正應(yīng)力值 σ=N/A0+M/Wx≤fa

1.3.2抗空氣滲透性（詞條“滲透性”由行業(yè)大百科提供）能

該性能高低不僅對(duì)幕墻節(jié)能產(chǎn)生重要影響，對(duì)水密性能的可靠性也有決定性的影響。所以通過選用高低溫彈性膠條、氣密線連續(xù)(室內(nèi)側(cè)氣密線)等策略確保氣密性能達(dá)標(biāo)。

1.3.3抗雨水滲漏性能

幕墻漏水充分必要條件：存在縫隙形式的通道、有雨水、某種能量轉(zhuǎn)換動(dòng)力(其中包括重力、風(fēng)壓和吸力)。由于壓力差是通常存在的動(dòng)力，通過借助“等壓”原理，在很短的時(shí)間(通常小于0.5 秒)使外側(cè)風(fēng)壓與幕墻腔體內(nèi)壓力達(dá)到平衡，再外側(cè)設(shè)“雨幕”，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）。但通常被忽略的事實(shí)是：“室內(nèi)側(cè)漏氣”導(dǎo)致等壓難于實(shí)現(xiàn)。

容易發(fā)生雨水滲漏的斜幕墻排水設(shè)計(jì)：斜幕墻的防水難點(diǎn)在于，重力作用下大量流淌于幕墻表面的雨水通過細(xì)小的孔進(jìn)入幕墻結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并源源不斷積累。所以一旦發(fā)生在重力作用下的漏水，一定是屬于嚴(yán)重漏水。針對(duì)斜面幕墻防水難題，除了關(guān)注單元交界處通過“等壓原理”防水以外，可采用“過程中分流”策略。實(shí)踐證明這種策略既有效、又經(jīng)濟(jì)。

1.3.4幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)：保溫、隔熱和遮陽性能

幕墻可分為透光幕墻和非透光幕墻。其中非透光幕墻總傳熱系數(shù)R可按《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176進(jìn)行計(jì)算(R=外表面熱阻Re+幕墻熱阻R+內(nèi)表面熱阻Ri)。透光幕墻的傳熱系數(shù)(1/R)的計(jì)算可采用以下公式(若采用多層構(gòu)造，經(jīng)“串聯(lián)”熱阻疊加計(jì)算)：

Uc =(Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)

式中：

Uc—透光幕墻的傳熱系數(shù)(W/㎡·K);Ug—玻璃傳熱系數(shù)(W/㎡·K);

Ag—玻璃面積㎡;Uf—型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）框架傳熱系數(shù)(W/㎡·K);Af—型材框架面積㎡;

Lg—玻璃板可視周長(zhǎng)m;Ψg—玻璃周邊與框架間襯墊材料的線性傳熱系數(shù)(W/㎡·K)。

從以上理論可以推斷，解決和提高幕墻的保溫、隔熱性能，可以選擇以下三個(gè)方法：

提高組成幕墻的玻璃、型材、保溫材料（詞條“保溫材料”由行業(yè)大百科提供）和玻璃與框之間襯墊材料構(gòu)件的相關(guān)熱阻，其中玻璃和型材為熱工性能的決定性要件。例如，單玻璃改為中空玻璃（詞條“中空玻璃”由行業(yè)大百科提供）;中空玻璃改用雙中空等多層化方案;中空玻璃的中空層里增加非玻璃輕質(zhì)有機(jī)透明材料，以實(shí)現(xiàn)此多層化(由于該產(chǎn)品成熟度低、成本高，實(shí)際工程中很少采用);采用高性能Low-E膜，例如三銀Low-E玻璃等;

幕墻體系采用多層化組合構(gòu)造。例如，采用雙層幕墻（詞條“雙層幕墻”由行業(yè)大百科提供）、外設(shè)遮陽百葉等;

通過智能動(dòng)態(tài)控制，改變材料特性(但智能控制更為重要特性是對(duì)遮陽的貢獻(xiàn))或體系總特性。例如，電致變玻璃構(gòu)件、智能控制遮陽百葉等;

1.3.4.1隔熱型材構(gòu)件的主要類型及選擇策略

穿條式斷熱條：節(jié)能性能適應(yīng)范圍大，室內(nèi)外噴涂具有高靈活性

注膠式斷熱條：較高組合慣性矩，耐久性強(qiáng)

斷熱墊片：使用靈活，制造成本低

1.3.4.2選擇高性能節(jié)能玻璃或與配套材料組合的“復(fù)合玻璃”可以提高熱工性能：Low-E玻璃是運(yùn)用最為廣泛而成熟的方案。Low-E玻璃作為大工業(yè)化成熟的高性能材料，建筑幕墻是其應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域。

新型“復(fù)合玻璃”，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)主動(dòng)調(diào)整玻璃“遮陽系數(shù)”，同時(shí)具有相應(yīng)的發(fā)電功能等優(yōu)勢(shì)，在適應(yīng)各種氣候條件和提高節(jié)能性能方面，具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

1.3.4.3光環(huán)境的智能控制-建筑遮陽定義及分類

以減少太陽輻射熱、強(qiáng)烈光線等直接進(jìn)入室內(nèi)為主要目的的隔熱、防熱、防眩光等措施稱為建筑遮陽，如下圖

稱為建筑遮陽，如下圖1.3.4.3.1所示。

1.3.4.4超大構(gòu)件的隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)

難點(diǎn)在于構(gòu)件大，傳導(dǎo)面積比例高，欲想實(shí)現(xiàn)高熱工性能，需采取特殊措施處理。

如：“上海太平金融大廈”編織肌理單元幕墻，幕墻龍骨構(gòu)件截面尺寸達(dá)500mm，通過包覆保溫阻燃三絲棉氈的設(shè)計(jì)，提高超大構(gòu)件熱工性能，如下圖1.3.4.4.1所示。

豎框(透光部分)K值=4.9 W/(㎡K)

幕墻的透光部分整體U值=2.35 W/(㎡K)

非透光部分整體U值=0.94 W/(㎡K)

整棟建筑窗墻比0.63

U值1.87 W/(㎡K)

遮陽系數(shù)0.39

1.3.4.5關(guān)于國家綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)中涉及幕墻的內(nèi)容概要

幕墻節(jié)能先進(jìn)理念，其實(shí)從“綠色建筑”標(biāo)準(zhǔn)度可以找到依據(jù)。所以它是落實(shí)節(jié)能理念的綱領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在領(lǐng)會(huì)其精神實(shí)質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)。

意義：在環(huán)境總體污染中，與建筑有關(guān)的空氣污染、水污染、垃圾排放占人類活動(dòng)總量的40%左右。這是個(gè)非常大的比例。所以說我們要推行綠色建筑。

含義：對(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響最小而宜居的建筑。能自然通風(fēng)、自然采光、自然調(diào)控溫度或空調(diào)能效高;少用自來水，少排污水，多利用雨水的建筑;節(jié)約材料、材料耐久壽命長(zhǎng)的建筑;全壽命周期運(yùn)行費(fèi)用低的建筑。

綜上所述，這個(gè)綠色建筑主要包含了三點(diǎn)：一是節(jié)約資源;二是保護(hù)生態(tài)環(huán)境;三是要為人們提供宜業(yè)、宜居的建筑。

核心理念：

1)、要采用保溫、隔熱和遮陽型節(jié)能設(shè)計(jì)。可采用隔熱龍骨構(gòu)造+遮陽構(gòu)件+光控玻璃。也可采用多層結(jié)構(gòu)。

2)、防凝結(jié)水、防結(jié)露。經(jīng)過一些構(gòu)造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)具有較高保溫效果而能防止結(jié)露。

3)、鼓勵(lì)通風(fēng)換氣。通風(fēng)換氣的方案有很多，其中直接設(shè)開窗是最好的，但會(huì)帶來安全、對(duì)立面效果的破壞等現(xiàn)實(shí)問題，需要綜合評(píng)估。若不設(shè)開窗，可以利用窗臺(tái)下方、天花上方空間和型材構(gòu)造進(jìn)行微通風(fēng)。(見綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)第5.2.2條)

總體上可以通過非透明幕墻與可采光幕墻的結(jié)合應(yīng)用，比如有金屬幕墻、石材幕墻、人造板材幕墻（詞條“人造板材幕墻”由行業(yè)大百科提供）等實(shí)現(xiàn)綠色幕墻。

微通風(fēng)器——優(yōu)點(diǎn)：對(duì)立面效果破壞小，可以全天候通風(fēng)。缺點(diǎn)是低層面風(fēng)量不足，同時(shí)受風(fēng)向的影響，通過設(shè)配套對(duì)流孔改善通風(fēng)量。防水需特殊考慮。

可選系列：

1.框架式橫向通風(fēng)一體化

2.框架式豎向通風(fēng)一體化

3.單元式橫向通風(fēng)一體化

4.單元式橫豎向組合通風(fēng)一體化

點(diǎn)狀通風(fēng)器

點(diǎn)狀通風(fēng)幕墻現(xiàn)代建筑的新風(fēng)獲取已經(jīng)向多元化方向發(fā)展，能夠降低建筑能耗，使建筑內(nèi)部的人工環(huán)境與自然環(huán)境達(dá)到動(dòng)態(tài)的平衡。通過線性通風(fēng)器等提供背景通風(fēng)的技術(shù)成為幕墻在這一功能上發(fā)揮重要作用的一大利器。

幕墻微通風(fēng)產(chǎn)品可集成P㎡.5過濾裝置，根據(jù)不同的需求，可分為粗過濾系統(tǒng)和精過濾系統(tǒng)

幕墻微通風(fēng)系統(tǒng)可集成智能控制系統(tǒng)，具體如下圖所示Integrated intelligentcontrol system

微通風(fēng)案例：上海太平金融大廈

4)、鼓勵(lì)積極利用再生能源進(jìn)行配套。

幕墻搭載一些其他的系統(tǒng)，比如雨水收集系統(tǒng)、光伏發(fā)電一體化BIPV、風(fēng)能發(fā)電、LED智能燈光系統(tǒng)(被動(dòng)方法)。

BIPV光伏（詞條“光伏”由行業(yè)大百科提供）一體化建筑案例：無錫尚能研發(fā)大樓及康樂中心，以實(shí)現(xiàn)“零能耗”為目標(biāo)，不僅采用光伏幕墻（詞條“光伏幕墻”由行業(yè)大百科提供）滿足建筑功能，在材料選用方面采用高性能、低耗能的雙中空玻璃。該項(xiàng)目選用的雙中空Low-E充氬氣玻璃，控制幕墻K值1.0 W/(㎡K)

BIPV光伏一體化建筑案例：沈陽皇城恒隆廣場(chǎng)，采用2000㎡遮陽百葉以單晶硅為光伏發(fā)電板，光伏系統(tǒng)總裝機(jī)容量145.2千瓦，年平均發(fā)電量約28萬度。

幕墻雨水收集利用系統(tǒng)案例——上海中心,改變?nèi)~片的角度使之向內(nèi)側(cè)下方傾斜，收集幕墻立面集水并導(dǎo)入室內(nèi)集水容器之內(nèi)。

5)、要求長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)，采用可循環(huán)使用、耐久性材料。(見綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)第7.2.16條)

6)、盡量降低工程實(shí)施過程中耗水量、耗電量和產(chǎn)生的垃圾量，特別是不可回收垃圾的產(chǎn)生量。

7)、材料采購半徑小，運(yùn)輸能耗低。

8)、高隔聲量。(見第8.1.2等條)

體現(xiàn)在幕墻方面的條款：

綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，很多條文都涉及到玻璃幕墻。

所以針對(duì)門窗及幕墻所具備的功能和性能指標(biāo)要求是較多的。通風(fēng)、采光、隔聲、保溫、遮陽、隔熱等受幕墻影響大，又是一個(gè)可能成為最薄弱的環(huán)節(jié)，所以幕墻就變成綠色建筑設(shè)計(jì)需關(guān)注的領(lǐng)域。

節(jié)能構(gòu)造體系例子：雙層幕墻。

熱工性能優(yōu)越、隔音性能高、減少內(nèi)層幕墻風(fēng)荷載（詞條“風(fēng)荷載”由行業(yè)大百科提供）、提高人體舒適度。

雙層幕墻設(shè)計(jì)原理：內(nèi)、外兩層幕墻組成的幕墻結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)生雙層幕墻動(dòng)機(jī)：遮陽越靠室外設(shè)置，節(jié)能效果越好，為了利用外遮陽（詞條“外遮陽”由行業(yè)大百科提供）提高幕墻節(jié)能，而產(chǎn)生雙層幕墻。

雙層幕墻案例——丹麥 RAMBGLL 雙層幕墻

雙層幕墻案例——上海陸家嘴金融中心(星展銀行)，外循環(huán)呼吸箱體單元雙層幕墻

雙層幕墻案例——上海越洋廣場(chǎng)，內(nèi)循環(huán)雙層幕墻

雙層幕墻創(chuàng)新產(chǎn)品——密閉充氣免維護(hù)雙層幕墻

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

通過向空氣腔體填充清潔、干燥空氣，使其氣壓值保持在略高于室外氣壓值，實(shí)現(xiàn)良好的保溫、隔熱、隔聲、自潔特性。從而確保不結(jié)露、不積塵功能，達(dá)到免維護(hù)的目的。

測(cè)試模型：

多層幕墻設(shè)計(jì)之系統(tǒng)思維，節(jié)能性能及舒適度取決于對(duì)以下因素的控制：

1、建筑所處地區(qū)氣候條件考量;

2、雙層幕墻位置、方向和周邊建筑環(huán)境特性;

3、本建筑HVAC(暖通空調(diào))配置策略;

4、運(yùn)行時(shí)間段安排;例如：只用于白天辦公時(shí)間;

5、自然通風(fēng)方式;特別是對(duì)流策略。

1.3.5隔聲性能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，影響隔聲的決定性因素為：構(gòu)件質(zhì)量、縫隙和構(gòu)件學(xué)頻率特性。單層墻體為例，其隔聲量理論推導(dǎo)得到：

隔聲量R0=20lg(f×m)-42(dB) (垂直入射，即正入射)

R=20lg(f×m)-48(dB) (無規(guī)則入射)

R0=R+5~6

式中：f —入射聲波的頻率(Hz);

m —隔聲構(gòu)件的面密度（詞條“密度”由行業(yè)大百科提供）(kg/㎡)。

從上式可以看出：構(gòu)件質(zhì)量面密度越大，其慣性阻力也越大，隔聲量就越大。通常把隔聲量隨質(zhì)量增大而遞增的規(guī)律，稱為隔聲的“質(zhì)量定律”。理論上面密度增加一倍，隔聲量增加6dB;頻率增加一倍，隔聲量增加6dB。

雙層墻為例，其隔聲量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：m1，㎡——雙層結(jié)構(gòu)的面密度，kg/㎡;

f ——入射聲波的頻率，Hz。

△R——空氣層附加隔聲量，dB。

隔聲量對(duì)縫隙極為敏感，所以隔聲設(shè)計(jì)中除關(guān)注構(gòu)件重量以外，要竭盡全力消除間隙。一般中空玻璃幕墻隔聲量能達(dá)到32--38dB，能滿足辦公要求。由于有些建筑處于特殊噪音環(huán)境或建筑有特殊的低噪聲室內(nèi)環(huán)境要求，此時(shí)要對(duì)幕墻進(jìn)行針對(duì)性隔聲性設(shè)計(jì)。例如，飛機(jī)跑道不遠(yuǎn)的辦公樓、播音靜音室等。香港機(jī)場(chǎng)辦公樓玻璃幕墻是2012年完成的隔聲幕墻，隔聲量要求54--55dB，為此采用無縫隙雙層幕墻，才滿足如此高的要求。

案例——香港機(jī)場(chǎng)辦公樓隔聲幕墻設(shè)計(jì)及足尺實(shí)測(cè)

隔聲量R(dB)可由下式求得：

R=L1-L2+10logS/A

其中S是檢測(cè)樣品面積(㎡)

A是接受室等效吸聲面積A=0.921VD/C

式中 V——接受室體積(m3)

D——接受室聲壓衰減率(Db/s)

C——介質(zhì)中聲音傳播速度(m/s)

1.3.6平面變形適應(yīng)性能

建筑幕墻平面內(nèi)變形性能，考察幕墻在建筑主體層間水平方向反復(fù)變位(地震、風(fēng)和溫度作用，其中地震作用為主導(dǎo))時(shí)的適應(yīng)能力。建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測(cè)方法為GB/T18250《幕墻平面內(nèi)變形性能檢測(cè)方法》進(jìn)行檢測(cè)。橫鎖式單元式幕墻和框架幕墻，主要通過構(gòu)件間本地轉(zhuǎn)動(dòng)和變成平行四邊形來適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的層間變位。橫滑式單元式幕墻，主要通過橫向錯(cuò)位滑動(dòng)、平行四邊形變形和原地轉(zhuǎn)動(dòng)或由其組合來適應(yīng)層間變位要求。GB/T21086《建筑幕墻》規(guī)定非抗震設(shè)計(jì)時(shí)(6度以下地區(qū))，幕墻層間位移角不應(yīng)小于主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值，即伽馬大于等于Q，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，伽馬大于等于3Q(Q值因主體結(jié)構(gòu)類型不同而不同，針對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)建筑Q=L/300)。

玻璃適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)變位設(shè)計(jì)——東方藝術(shù)中心

適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)變位設(shè)計(jì)——廣州白云機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程

通過球面頭在套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右方向調(diào)節(jié)，吸收左右偏擺量避免連接件偏心受力;

碟形彈簧位于連接件之間，利用本身彈力使連接件位于正中心，二次避免連接件偏心受力。

幕墻支撐鋼桁架（詞條“鋼桁架”由行業(yè)大百科提供）與屋面鋼結(jié)構(gòu)之間的連接也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

鋼桁架（詞條“桁架”由行業(yè)大百科提供）頂部雙向連接鉸支座在滿足水平受力的前提下，還具備以下優(yōu)點(diǎn)：

高度和水平方向調(diào)節(jié)屋面主體結(jié)構(gòu)和幕墻結(jié)構(gòu)的相對(duì)位移;

1.4小結(jié)：

①.幕墻專業(yè)必須跳出幕墻本身，從建筑整體審視和把握幕墻，才能做出經(jīng)得起推敲，緊扣建筑設(shè)計(jì)理念并與各專業(yè)協(xié)調(diào)的幕墻產(chǎn)品。但這并不意味著忽略成本，而恰恰相反，能一次性做好，從而有利于降低綜合成本：直接成本+返工+維護(hù)成本。

②.結(jié)構(gòu)上合理的構(gòu)造，往往做出來也是美的，相反結(jié)構(gòu)上不合理的，往往不夠美，這就是審美的普遍性原理之一：秩序是宇宙法則。

③.幕墻設(shè)計(jì)必須參與到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全過程中進(jìn)行控制才能實(shí)現(xiàn)精品。例如，作為實(shí)現(xiàn)等壓原理防水的前提“室內(nèi)側(cè)氣密線”的完整性，很大程度上取決于施工質(zhì)量，即在于是否忠實(shí)貫徹等壓設(shè)計(jì)原理。

④.針對(duì)建筑設(shè)計(jì)之個(gè)性要求，需要幕墻要針對(duì)性設(shè)計(jì)響應(yīng)，才能取得良好效果。

2幕墻安全設(shè)計(jì)，應(yīng)充分評(píng)估短板，領(lǐng)會(huì)規(guī)范的精神而非教條式應(yīng)用規(guī)范條款。

2.1安全、耐久與經(jīng)濟(jì)性相兼顧是幕墻行業(yè)規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)的精髓。

防撞Impact resistance

玻璃幕墻相鄰的樓面外緣無實(shí)體墻時(shí)，應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施。如欄桿，應(yīng)設(shè)在室內(nèi)，臨空高度在24m以下時(shí)，欄桿高度不應(yīng)低于1.05m，臨空高度在24m及24m以上(包括中高層住宅)時(shí)，欄桿高度不應(yīng)低于1.1m。在人員流動(dòng)密度大地方，玻璃應(yīng)用安全玻璃。

2.2幕墻安全設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵領(lǐng)域

2.2.1幕墻安全設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)

復(fù)雜環(huán)境中風(fēng)壓取值(復(fù)雜環(huán)境中幕墻所受風(fēng)壓需要評(píng)估)。

裝飾條所受側(cè)風(fēng)壓對(duì)幕墻龍骨來說產(chǎn)生附加應(yīng)力，故結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)給于充分考慮。廈門莫蘭蒂臺(tái)風(fēng)破壞經(jīng)驗(yàn)也指向以上分析的重要性。新版JGJ102第4.5.6條中也有相應(yīng)規(guī)定：外露于玻璃幕墻墻面的裝飾性構(gòu)件、遮陽構(gòu)件應(yīng)與幕墻結(jié)構(gòu)或主體結(jié)構(gòu)可靠連接。原因是，目前建筑幕墻外附設(shè)裝飾性構(gòu)件、遮陽裝置越來越多，問題也比較集中，所以這些構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)或幕墻龍骨相連接，以確保其安全性。

案例：阿布扎比ADIC大廈

開啟窗抗負(fù)風(fēng)壓設(shè)計(jì)。

統(tǒng)計(jì)廈門莫蘭蒂臺(tái)風(fēng)對(duì)幕墻造成的破壞類型，發(fā)現(xiàn)幕墻開啟窗破壞所占比重高達(dá)15%以上，僅次于玻璃面板破壞比例。比例如此之高的原因主要集中在：A、開啟扇尺寸偏大;B、鎖點(diǎn)設(shè)置不合理。例如，鎖點(diǎn)處連接強(qiáng)度低、鎖點(diǎn)數(shù)量偏少、鎖點(diǎn)搭接量不足、鎖點(diǎn)布局不合理等;C、開啟方式對(duì)抗風(fēng)不利。例如，高層建筑采用外平開窗，安全問題多;針對(duì)以上原因可以采取以下措施提高開啟構(gòu)件安全等級(jí)。 A、開啟扇尺寸進(jìn)行優(yōu)化，盡量小于2.00㎡;B、鎖點(diǎn)處進(jìn)行加強(qiáng)處理。例如，增加開啟扇型材壁厚，從通常的2mm 把局部厚度提高到2.5mm、增加內(nèi)嵌式鉚螺釘（詞條“螺釘”由行業(yè)大百科提供）等;C、認(rèn)真驗(yàn)算鎖點(diǎn)的數(shù)量、鎖點(diǎn)搭接量(考慮加工、施工偏差的影響)、合理化鎖點(diǎn)受力布局等;D、選擇抗風(fēng)特性良好的上懸翻窗、平推窗，甚至對(duì)風(fēng)壓不敏感的雙層構(gòu)造或通風(fēng)器，以提高安全等級(jí)。

裝飾構(gòu)件及懸臂構(gòu)件設(shè)計(jì)

裝飾翼幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)：A、抗污染設(shè)計(jì);B、安全設(shè)計(jì)(風(fēng)荷載大，裝飾翼連接正向、側(cè)向應(yīng)力疊加);C、集成設(shè)計(jì)(LED等)

玻璃裝飾翼材料選擇，玻璃作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件做法越來越多,可采用如下幾種形式實(shí)現(xiàn)：

1、可用SGP離子鍵高強(qiáng)度膠片

2、多層玻璃：若孔內(nèi)沒有高模數(shù)填充專用結(jié)構(gòu)膠，要按單片玻璃接觸計(jì)算;若有填充材料，可以均化受力，依據(jù)填充材料特性加以計(jì)算(例如，慧魚390S、喜力得HY-70)。

3、以金剛膠+無紡布作為金屬夾板與玻璃之間傳遞剪力層。

2.2.2 安全設(shè)計(jì)關(guān)鍵領(lǐng)域：

①防火設(shè)計(jì)方面，除橫向阻斷火的蔓延以外，幕墻的玻璃板塊不宜跨越兩個(gè)相鄰的防火分區(qū)(新JGJ102第4.5.1條)。

②由于隱框玻璃幕墻，安全性能依賴結(jié)構(gòu)較的可靠性，對(duì)結(jié)構(gòu)膠的采用、打膠和固化環(huán)節(jié)要提出嚴(yán)格控制要求，并按要求打膠和固化。在新JGJ102 第4.5.2 條規(guī)定：建筑幕墻高度大于100m 時(shí)，不宜采用隱框玻璃幕墻;當(dāng)采用隱框幕墻時(shí)，應(yīng)在面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）和支承結(jié)構(gòu)之間采取除硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接以外的可靠構(gòu)造措施。外傾或倒掛的玻璃幕墻區(qū)域不應(yīng)采用隱框玻璃裝配形式。

③玻璃安全控制及自爆安全控制。首先玻璃自爆后的安全與玻璃選用關(guān)系密切，所以要格外關(guān)注玻璃選擇，以此根本上降低玻璃破損帶來的傷害。新JGJ102第4.5.4條規(guī)定：幕墻玻璃選用應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 玻璃幕墻的面板，除夾層玻璃外應(yīng)選用鋼化超白浮法玻璃、均質(zhì)鋼化玻璃及其制品;

2 全玻璃幕墻（詞條“全玻璃幕墻”由行業(yè)大百科提供）的玻璃肋宜采用夾層玻璃;

3 開孔玻璃肋應(yīng)采用鋼化夾層玻璃;

4 外傾或倒掛的幕墻玻璃宜采用夾層玻璃。

其次，對(duì)玻璃本身自爆因素進(jìn)行控制，從源頭控制降低玻璃自爆率。

防玻璃自爆具體措施如下：

1、選擇合理的反射吸收比，降低熱炸裂風(fēng)險(xiǎn)，特別是采用浮法（詞條“浮法”由行業(yè)大百科提供）或半鋼化玻璃（詞條“半鋼化玻璃”由行業(yè)大百科提供）作為面板的時(shí)候。試驗(yàn)表明，層間玻璃采用中空玻璃時(shí)，內(nèi)側(cè)玻璃溫度可達(dá)攝氏95度。這樣的高溫能導(dǎo)致低表面應(yīng)力的半鋼化玻璃發(fā)生熱炸裂。

2、表面應(yīng)力的控制：半鋼化要高一些，高于45MPa;鋼化玻璃表面應(yīng)力要低一些(90MPa左右)。

3、通過熱浸處理（詞條“熱浸處理”由行業(yè)大百科提供）(off line heat soak )，減低硫化鎳顆粒在成品玻璃中的殘留量。

4、玻璃邊緣處理：無亮斑精磨(Smooth ground edge)。

5、避免玻璃構(gòu)件邊緣在平面內(nèi)變形條件下與框進(jìn)行直接接觸。

安全玻璃參考ASTM美標(biāo)規(guī)定Safety glass design

8.1.1 Surface and Edge Compression Requirements (see11.7)

8.1.1.1 KindHS,Heat-Strengthened Glass---Kind HS glass with thicknesses of 6mm (1/4in.)and less shall have a surface compression between 24 to 52 Mpa(3500 and 7500 psi). Surface compression testing,when required (see 6.1.9),shall be done in accordance with 11.7.

Note 2—Heat strengthening of glass thicker than 6mm (1/4 in.)within narrow limits of surface compression is difficult. Conwult manufacturer.

8.1.1.2 Kind FT,Fully Tempered Glass--- Kind FT glass shall have either a minimum surface compression of 69 MPa(10000 psi) or an edge compression of not less than 67 MPa(9700 psi)or meat ANSI Standard Z 97.1 or CPSC Standard 16CFR1201 in accordance with 11.8. Surface compression or edge compression testing,when required (see6.1.9),shall be done in accordance with 11.7.

2.2.3 小結(jié)

①安全設(shè)計(jì)要防“黑天鵝”事件，要進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估涉及安全的各個(gè)環(huán)節(jié)，以避免出現(xiàn)安全設(shè)計(jì)短板;

②設(shè)計(jì)安全系數(shù)、安全儲(chǔ)備互相協(xié)調(diào)是關(guān)鍵，即等強(qiáng)度、等剛度設(shè)計(jì)是安全與經(jīng)濟(jì)性之間進(jìn)行平衡的先進(jìn)理念，應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中發(fā)揚(yáng)光大。例如，開啟窗除了通過驗(yàn)算、試驗(yàn)確認(rèn)其安全可靠性以外，好設(shè)計(jì)也要考慮彌補(bǔ)管理失誤帶來的風(fēng)險(xiǎn)的安全儲(chǔ)備措施，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的安全。

③重點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)領(lǐng)域，要給于充分重視，實(shí)現(xiàn)多重可靠性。例如，本質(zhì)上耐久性設(shè)計(jì)本質(zhì)上也是安全問題，影響到結(jié)構(gòu)安全的重要鋼連接件，要考慮腐蝕帶來的不利影響。

3集成設(shè)計(jì)幕墻相關(guān)配套專業(yè)，是保證幕墻品質(zhì)和順利實(shí)施工程的前提(LED、BMU及清洗、遮陽、配套門窗、獨(dú)立欄桿、防火隔斷和其他)

3.1 相關(guān)專業(yè)一體化前置規(guī)劃的必要性。

3.1.1 LED幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

布線及系統(tǒng)集成(電源本地化、信號(hào)線光纖化);

穿透部位的防水設(shè)計(jì);

維護(hù)方便性設(shè)計(jì)。

3.1.2 配套BMU設(shè)計(jì)

玻璃幕墻應(yīng)便于清潔和維護(hù);高度超過40m的幕墻工程宜設(shè)置清洗裝置。

條文解釋：高度超過40m的幕墻工程，定期清潔與維護(hù)工作難以借助消防升降梯或其他設(shè)施。在幕墻設(shè)計(jì)階段，應(yīng)確定外墻清洗方式及設(shè)備類型，設(shè)計(jì)幕墻骨架時(shí)，要考慮設(shè)備的固定與連接構(gòu)造，保障使用安全。

BMU牽扣設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

連接現(xiàn)在靠近連接件位置;

承載力2700N 以上;

布局與吊籃尺寸匹配;

3.2補(bǔ)償或設(shè)計(jì)實(shí)施方法：舊樓改造

由于受時(shí)代所限(規(guī)范先進(jìn)程度技術(shù)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)能力)，某些項(xiàng)目難免留下遺憾，此時(shí)，迭代嫁接能力是首要考慮的問題。其次是預(yù)留核心更換接口也是可行的方法(舊樓改造為例)。

4 應(yīng)用新材料，新技術(shù)和新工藝，幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以試驗(yàn)方法確認(rèn)其可靠性，并嚴(yán)格管控適用條件和邊界。

4.1 試驗(yàn)是確實(shí)性之母。

可靠性需要工藝手段。大批量施工靠有效工藝手段，小批量靠控制;

足尺檢測(cè)告訴你真實(shí)信息—建筑構(gòu)件特性決定，例如超大構(gòu)件的使用;

試驗(yàn)案例——雙曲面幕墻，冷彎工藝

試驗(yàn)結(jié)論

冷彎玻璃彎曲（詞條“彎曲”由行業(yè)大百科提供）短邊1/60，其性能基本保持不變。

大變形需足尺檢測(cè)。

應(yīng)力附加值需考慮。

其他處理工藝的發(fā)展：臺(tái)階式、彎弧、折線擬合、采用三角形

4.2運(yùn)用第一原理思維，控制發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

4.3應(yīng)用新材料風(fēng)險(xiǎn)大，思維要從“小樣工藝”思維切換到“批量工藝”思維，確保順利實(shí)施工程有方法上的保障。

降低安全風(fēng)險(xiǎn)的宏觀措施。

新材料應(yīng)用案例

“不銹鋼板”是既古老又年輕的特殊材料，它具有耐久、表現(xiàn)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但反射率高，對(duì)平整度極為敏感。

深圳平安金融中心塔樓幕墻工程1/3的表面用布紋不銹鋼板。該工程標(biāo)準(zhǔn)巨型柱采用全覆面，且不銹鋼面材收邊、折角多。

1 精致、高品質(zhì)是時(shí)代需要，集約化發(fā)展的需要。

人類生產(chǎn)產(chǎn)品的歷史表明，往往經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的時(shí)候相對(duì)追求數(shù)量而忽略品質(zhì)，粗制濫造會(huì)盛行。因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)品銷路好，只要制造出來就可以賣出去。經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢時(shí)反而精品多，因?yàn)榇藭r(shí)銷路靠品質(zhì)。這是商業(yè)社會(huì)的普遍規(guī)律，追求商業(yè)利益帶來的結(jié)果。

2 基本趨勢(shì)及動(dòng)力因素分析。

綠色環(huán)保、智能信息化、裝配化、個(gè)性化：

個(gè)性化：幾何形狀復(fù)雜，非線性滿足人的新的審美需要，數(shù)字化技術(shù)提供了手段---BIM(雙曲面，復(fù)雜體塊，非標(biāo)準(zhǔn)化，多層復(fù)雜圖案及肌理)----小批量定制。

梅溪湖文化藝術(shù)中心

哈爾濱大劇院

河南省科技館新館

智能信息化：物聯(lián)幕墻大有發(fā)展。

1851年幕墻誕生以來，在多項(xiàng)要素互動(dòng)下，幕墻逐漸向智能信息化、綠色環(huán)保化、個(gè)性化和裝配化方向發(fā)展。

幕墻智能化性價(jià)比上升

幕墻智能化是幕墻及建筑產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。隨著建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、幕墻的個(gè)性化和工業(yè)4.0的實(shí)施，幕墻“小批量定制”成為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)的普遍形式。

幕墻借BIM搭建的平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)過程智能化

通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)使用過程中的智能化

幕墻智能化主要方式：

物聯(lián)網(wǎng)集成能量生產(chǎn)過程控制(例如光伏發(fā)電、風(fēng)電應(yīng)用)

采光遮陽控制

熱環(huán)境反饋控制

通風(fēng)及空氣質(zhì)量控制

防盜及報(bào)警

照明控制等

實(shí)現(xiàn)智能能源供應(yīng)、智能節(jié)能環(huán)保、智能環(huán)境舒適。

隨著審美體驗(yàn)的多樣化和數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的建筑選擇個(gè)性化非線性內(nèi)外幾何形態(tài)。這種建筑往往為承載文化元素、表達(dá)某象征符號(hào)而采用復(fù)雜動(dòng)感外形。從而構(gòu)件“大批量定制”工作量大、防水設(shè)計(jì)難度大、普遍應(yīng)用新材料、新工藝等。

隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，后現(xiàn)代主義試圖滿足人們新的自然元素審美等多樣化需求，兼顧功能與空間、外觀更個(gè)性化要求。

哈爾濱大劇院外形、河南省科技館褶皺變化復(fù)雜而劇烈，為此采用了“裝飾層與防水功能層分開”策略，實(shí)現(xiàn)功能與裝飾效果兼容;采用“多級(jí)、長(zhǎng)距和連續(xù)調(diào)整”策略與BIM工作平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)外皮幾何形狀劇烈變化要求;采用“大區(qū)分為小區(qū)、區(qū)域內(nèi)為整體、交界處柔性聯(lián)”防排水策略，實(shí)現(xiàn)水密性能。

梅溪湖文化藝術(shù)中心與哈爾濱大劇院，除面板用GRC板代替鋁板以外，在防水、調(diào)節(jié)等設(shè)計(jì)理念都是相同的。

該項(xiàng)目的新型的GRC面板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）料采用可單塊拆卸的構(gòu)造，并全部采用現(xiàn)場(chǎng)無焊接螺栓（詞條“螺栓”由行業(yè)大百科提供）連接體系，實(shí)現(xiàn)了“傻瓜式”安裝，便攜式拆卸。

設(shè)計(jì)理念： 阿布扎比常年氣溫?cái)z氏38度以上，通過智能化遮陽傘隨太陽的方向自動(dòng)開合，吸收太陽能50%以上，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和人體舒適。整個(gè)工程共有2098個(gè)遮陽傘，每個(gè)傘由1188個(gè)部件，受工程幾何形狀限制，每個(gè)傘的尺寸均不同。

該雨傘系統(tǒng)每年減少碳排放750噸。

智能幕墻的控制系統(tǒng)是，從信息采集到執(zhí)行指令傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的全過程控制系統(tǒng)。它涉及到氣候、溫度、濕度、空氣新鮮度、照度的測(cè)量，取暖、通風(fēng)空調(diào)遮陽等機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)信息采集及控制，電力系統(tǒng)的配置及控制，樓宇計(jì)算機(jī)控制等多方面因素。以下簡(jiǎn)述當(dāng)前此類幕墻系統(tǒng)在工程中的實(shí)際應(yīng)用：

四 總結(jié)：

1 建筑與幕墻的關(guān)系。

建筑與幕墻的關(guān)系是建筑系統(tǒng)與子系統(tǒng)的辯證關(guān)系。只有尊重這層關(guān)系，才能整體性系統(tǒng)性地把握幕墻設(shè)計(jì)，能完成與建筑更加協(xié)調(diào)、功能更加合理、性能達(dá)標(biāo)并美觀精致的幕墻產(chǎn)品。同時(shí)建筑設(shè)計(jì)能更有效地落實(shí)其設(shè)計(jì)理念，進(jìn)而達(dá)成系統(tǒng)的目標(biāo)。為此建筑設(shè)計(jì)過程中要同步設(shè)計(jì)幕墻及其相關(guān)配套專業(yè)，實(shí)現(xiàn)集成設(shè)計(jì)。例如，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，預(yù)應(yīng)力樓板（詞條“樓板”由行業(yè)大百科提供）、巨型柱和點(diǎn)式幕墻邊界處需要預(yù)先設(shè)置埋件，這樣可以避免后補(bǔ)埋件帶來的被動(dòng)局面;根據(jù)幕墻特點(diǎn)確定暖通空調(diào)策略，減少后期補(bǔ)處理的麻煩;LED照明，要考慮布線路徑及空間設(shè)置;擦窗機(jī)要設(shè)置軌道和銷座等等;幕墻設(shè)計(jì)師要秉持為建筑整體增添光彩的理念，從狹隘的幕墻直接成本設(shè)計(jì)思路跳出來，要主動(dòng)為建筑整體服務(wù)。例如，構(gòu)件的比例要在建筑整體中把握;穿線管盡量隱蔽美化處理等等;幕墻設(shè)計(jì)也要充分考慮施工工藝方便性，并與其他專業(yè)相協(xié)調(diào);

2 幕墻性能保證措施與試驗(yàn)。

盡管目前幕墻技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，時(shí)有出現(xiàn)不能滿足幕墻基本性能要求的情況，其根本原因主要是對(duì)幕墻設(shè)計(jì)理解不深，未得到要領(lǐng)，導(dǎo)致幕墻設(shè)計(jì)不滿足基本性能要求。例如，等壓原理防水、雨幕控水，是防滲漏設(shè)計(jì)中的有效手段。但往往氣密性不達(dá)標(biāo)而功虧一簣，防水性能反過來影響壽命、安全。又如，靜定梁是降低成本的好方法，由于現(xiàn)場(chǎng)不具備實(shí)施條件而無法實(shí)施，或施工時(shí)出現(xiàn)安全問題。所以，逐條落實(shí)性能是保障安全的前提，反過來安全有保證時(shí)幕墻性能才有意義。為了確保幕墻相關(guān)性能能達(dá)標(biāo)，應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

A、掌握最基本原理，并審查其使用條件，確保運(yùn)用前提和條件正確。

B、要關(guān)注具體標(biāo)準(zhǔn)，抓住標(biāo)準(zhǔn)核心要素。例如，遵循“綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)”基本理念是優(yōu)秀設(shè)計(jì)的方向之一，滿足其中具體要求是節(jié)能設(shè)計(jì)的落腳點(diǎn)。

C、足尺檢測(cè)是確認(rèn)幕墻性能之確實(shí)性之母，應(yīng)給于足夠重視。

3 幕墻安全標(biāo)準(zhǔn)及自然災(zāi)害

隨著人口數(shù)量的增長(zhǎng)(權(quán)威部門預(yù)測(cè)本世紀(jì)末人口的數(shù)量將從現(xiàn)在的七十億左右增長(zhǎng)到110億)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對(duì)資源的消耗在大幅度提高之過程中。全球性環(huán)境惡化在百年尺度上不可逆轉(zhuǎn)，所以自然災(zāi)害頻率和強(qiáng)度總體上將處于上升趨勢(shì)。這就迫使我們應(yīng)重新審視和研究當(dāng)下執(zhí)行的幕墻安全標(biāo)準(zhǔn)體系和實(shí)施措施，尋求對(duì)策。例如，廈門莫蘭蒂臺(tái)風(fēng)破壞經(jīng)驗(yàn)告訴我們建筑低區(qū)受環(huán)境影響明顯，確定設(shè)計(jì)風(fēng)壓時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析周圍建筑環(huán)境對(duì)建筑風(fēng)壓分布的影響。要考慮基本風(fēng)壓（詞條“基本風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供）值的確定是否考慮山坡效應(yīng)等其它因素。

4 幕墻個(gè)性化與新材料、新技術(shù)和新工藝

隨著幕墻工程設(shè)計(jì)個(gè)性化比例的提高，越來越多的工程涉及新技術(shù)、新材料和新工藝。但分析幕墻行業(yè)過去失敗的案例，就不難發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況屬于新材料使用不當(dāng)、新技術(shù)和新工藝應(yīng)用不當(dāng)而造成的。而且多數(shù)屬于以下的幾種情況之一：

1)、雖然做了詳細(xì)理論分析，甚至也有在實(shí)例中應(yīng)用過，但由于缺乏必要的足尺檢測(cè)，條件發(fā)生變化而過去的成功應(yīng)用無法代表當(dāng)下條件下的表現(xiàn)，出現(xiàn)相關(guān)的問題。例如，應(yīng)用復(fù)合材料時(shí)，只因規(guī)格變大而出現(xiàn)面層脫開，造成工程失敗。

2)、界定使用條件和邊界超越了材料自身應(yīng)用的范疇，如從干燥天氣環(huán)境地區(qū)移至海邊等。

3)、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)控制不力，出現(xiàn)質(zhì)量問題。例如鋼材表面處理當(dāng)中，關(guān)鍵的底漆處理不到位，造成耐久性不能達(dá)標(biāo);石材粘接時(shí)，未設(shè)抗剪連接銷釘而開裂;玻璃類粘接金剛膠比例不當(dāng)，缺乏韌性;由于越來越多項(xiàng)目采用屋頂和立面連續(xù)化處理，涉及新型防水系統(tǒng)，但材料間不相容而防水失效;所以，要認(rèn)真評(píng)估應(yīng)用條件，做必要的足尺檢測(cè)，以實(shí)際數(shù)據(jù)確認(rèn)應(yīng)用的合理性是，在個(gè)性化盛行的當(dāng)下，確保幕墻成功的重要保障。

5 幕墻安全維修及節(jié)能改造。

國內(nèi)幕墻經(jīng)過三十多年的快速發(fā)展，經(jīng)歷1996年之前的無幕墻行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展時(shí)期和后來的大規(guī)模快速發(fā)展時(shí)期，進(jìn)入了幕墻巨大現(xiàn)存量與大量新建設(shè)共存時(shí)期。從而建筑幕墻工程市場(chǎng)將迎來高頻率大規(guī)模維修時(shí)期。盡管部分地區(qū)出臺(tái)了地方的幕墻維修標(biāo)準(zhǔn)(例如上海有地方的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《既有建筑幕墻可靠性鑒定及加固規(guī)程》(JGJ XXXX)也將出臺(tái))，從實(shí)際實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，維修量大、難度大。原因是小改不能根本上解決安全在內(nèi)的質(zhì)量問題，但大改涉及過高更新成本，所以實(shí)施難度大。例如，連接件失效、鋼構(gòu)表面處理失效、石材面面板粘接膠老化（詞條“老化”由行業(yè)大百科提供）等，均涉及幕墻的整體更換維修。

既有建筑更新除安全維修外，集中在節(jié)能改造方面。其一、要進(jìn)行改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和遮陽性能。其二、提高采暖空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)的能效。前者就是幕墻的更新，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)更換的方法主要有以下幾種：

1)、構(gòu)造雙層化或多層化，即原有幕墻基礎(chǔ)上增加一層幕墻或百葉等構(gòu)造裝置。

2)、更換組件，例如玻璃和活動(dòng)的部件。

3)、貼節(jié)能膜(主要貼在室內(nèi)側(cè))。

4)、室內(nèi)外構(gòu)件上進(jìn)行噴涂或包覆處理。例如外部噴熱反射涂料。內(nèi)側(cè)進(jìn)行保溫包覆處理。

5)、遠(yuǎn)距離送光線改善采光，改善室內(nèi)光環(huán)境。

實(shí)踐產(chǎn)生新的理念，新理念促進(jìn)實(shí)踐升級(jí)，這是永恒的良性互動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

1、邵唯晏著的《當(dāng)代建筑的逆襲》

2、羅憶、黃圻和劉忠偉主編的《建筑幕墻設(shè)計(jì)與施工》

3、[加]Trevor van Gorp等著的《情感與設(shè)計(jì)》

4、[英]彼得。F。史密斯著的《美觀的動(dòng)力學(xué)-建筑與審美》

5、李百戰(zhàn)等編著的《室內(nèi)熱環(huán)境與人體熱舒適》

6、邢智毅主編的《智能建筑技術(shù)應(yīng)用》

7、孟根寶力高主編的《現(xiàn)代建筑外皮》

專家介紹

　孟根寶力高

鋁門窗幕墻委員會(huì)專家組

工作單位：沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司

技術(shù)職稱：*

專業(yè)：建筑幕墻設(shè)計(jì)、施工管理

專長(zhǎng)：高層建筑幕墻設(shè)計(jì)及施工管理