建筑玻璃帷幕技术的发展及其应用,产生于多元化的建筑思潮以及技术高度发展的支持。从广义上来说,多种形式的玻璃产品用之于建筑,是基于建筑还内部空间于大自然的理念,是一种返祖现象。从狭义上来说,由于现代建筑结构无论在形式上、材料上、工艺上、色彩上的配搭,都可以是多重性的,建筑师通过表现结构来体现建筑的艺术美、工艺美;从技术上来说,人们可以通过选择玻璃的通透(清玻)、有选择性的通透(镀膜)、透光不透像(彩色或
丝印),或通过使用
窗帘获得有限保护的建筑空间(室内空间)。这些正是二十一世纪建筑文化的重要特征,它具备了真正意义的物质文明与精神文明,古代、现代、后现代主义及多元主义建筑文化的广泛兼收并蓄,也达到了要求现代建筑结构对建筑设计、技术发展、经济发展、传统文化、地域气候的广泛适应,更使得新世纪建筑风格对大自然、社会、人类的最大程度的开放。
点式玻璃帷幕技术正是这种建筑历史时期产生并迅速得到应用的。
多种学科交汇的技术
无论建筑师怎样妙想天开,灵感所至 ,大笔一挥,方案落地,但种种方案还是由结构工程师来实现。以前,单一的
钢筋混凝土结构建筑可以由某一施工单位单独完成,但现在的工艺技术、材料技术、施工技术的发展,远非一、二个学科或某个行业的人员可以掌握。为此,跨学科、边缘学科的结合是现代
建筑技术必不可少的过程。点式玻璃帷幕技术就是这种多学科交叉的重要产物。
1.建筑学
从历史上来看,材料技术的革命为建筑学带来越来越多的创意,也带来无穷无尽的高要求。从现代主义到后现代主义,再到解构主义建筑理论,甚至所谓混沌理论,无不例外地要求材料革命,而每次材料革命又给建筑学添上更多的新创作语汇。从建筑色彩学来看,透过玻璃的颜色或本色看室内的颜色,从亮到暗或从暗到亮,建筑师可根据层次深浅布局,色彩的冷暖安排,昼夜光源方向的异同,获得自己想得到的建筑光学色彩效果。从建筑美学来看,随着人们对建筑美的认识和把握,从不同角度推进了建筑的创造和发展。良好的环境能激发人的美感,良好的环境亦能给人们认同感、亲切感、指认感、文化性和适应性等不同的心理感受。随着后现代工业时代的结束,信息、生物、科技、太空技术的到来,更使建筑师对建筑物增加了联想,其中很重要的一点,在于把工业化的机械
加工精度用在建筑工程上,这为即将来临的建筑行业工厂化、产业化、机械化、信息化作了最充分的准备。
建筑学正需要这种无限放纵的点式连接技术,它并不仅是玻璃帷幕的专利,更是在整个建筑中尽情地体现。工业革命年代,
钢结构的
铆接就是点连接技术的最佳体现。今天的整体房拼装技术,也是隐性点连接技术的扩展。随着建筑师的理念越来越高,这种扩展将渗透到建筑界的各个领域。
材料技术的进步可以刺激建筑创作艺术中的异端精神,往往可以把这种异端不合理的设计,通过使用
新材料后变为合理化。采用更新的施工方法,可以实现这种异端构想。从建筑学角度,解构主义的松散、无序、错位、奇险、偶然等均可在材料科学进步中,得到良好的营养,渗透到建筑文化中去,出现百花齐放、巧夺天工的伟大奇迹。
2.结构技术
根据建筑师对帷幕设计灵活多变的要求,在点式玻璃帷幕
结构设计中,常常需要选择不同的结构外形,以满足建筑造型的要求。这时,幕墙钢架既作为支撑结构,又具有装饰功能,因此充分地掌握不同结构形式的特点(力学、美学等)是必要的。
点式玻璃帷幕技术经常使用轻质高
强度钢结构,并把结构暴露出来,或干脆把结构放到室外去。通过透明的玻璃,使建筑物的室内外空间融为一体。在建筑工程中运用钢结构的历史已很久(如巴黎的埃菲尔铁塔等),但在我国运用到玻璃帷幕则较晚,钢结构材质的选用,常因建筑造型、美观、气候等因素的不同而异,如Q235钢因其经济、适应性广而最多地被人们采用;Q345钢则因高强度、耐候、耐
腐蚀能力强,在高寒、耐腐蚀要求高的地区被采用。
不锈钢则因其本质上有不可比拟的优势,而得到广大建筑师的青睐;结构钢索也因使用轻巧,连接形式美观,开始被运用于点式玻璃帷幕及
采光顶中。但物理
力学性能常因选材、加工形式的不同而异,设计时通常需根据供货商来确定具体的设计参数。
根据所选材质、
截面的不同,点式玻璃帷幕的结构形式可分为钢管结构、
拉杆结构、
拉索结构以及
混合结构等。钢管结构根据组合形式的不同,又可分为工形截面钢架、格构式钢架、柱式钢
桁架、鱼腹式钢架、空腹弓形钢架、
预应力拉杆弓形钢架等。
在许多的点式帷幕工程中,由于
主体结构常会有较大的空间位移,加之帷幕结构又往往不承担主体结构的各种荷截,因此,幕墙钢结构一般需要与主体结构脱开而自成体系,设计能承受屋盖各方位动态位移的
节点,就成为实现帷幕力学模型的关键,这里提供几个不同的节点设计供读者参考:
近几年来,我国成功地新建了一批钢结构点式玻璃帷幕工程,施工过程中解决了诸多传统玻璃帷幕技术无法解决的难题,实现了建筑、结构高度完美的统一,我们有理由相信,钢结构在点式玻璃工程中将会扮演愈来愈重要的角色。
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