上海市建筑幕墙技术的现状与发展

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　　摘要：2010年上海世博会是一个万国建筑的盛会，世博建筑在追求新材料、新技术等新的建筑科技方面业不遗余力，开启了后世博时代上海万国建筑的先河。本文以上海近年来典型建筑幕墙立面系统为研究对象，以幕墙设计的功能和视觉表现为主线，从材料、工艺、结构体系、智能智慧等不同角度，对上海市典型公共建筑立面的设计特征进行初步说明和分析，望通过此研究对未来建筑立面的发展和设计提供一定的参考和借鉴。

　　关键词：建筑表皮 单元式 超大板块 双曲 冷弯

　　1 前言

　　2010年上海世博会后，上海公共建筑无论从开发规模、材料创新、系统施工管理、先进建造理念、工具等方面，都上了一个新的台阶，随着上海虹桥商务区、真如、前滩、南外滩、世博地块、莘庄、龙阳路、徐泾等新的办公商业中心的开发，吸引大量的海内外建筑师投身进来，经过近十年的建设，幕墙已颇具规模，由于上海地区特有的经济特色，外国建筑师在本地的项目较多，形成了类似万国建筑蓬勃发展的局面，也代表了国内较为先进的幕墙设计和施工水准。有必要对典型项目进行总结，给后续的建筑表皮设计与创新提供借鉴。

　　期间踊跃了一批设计水准较高的幕墙设计单位(见附录)，本文所选案例源于这些设计单位提供的素材，以上海市项目为主，部分项目辐射到全国。文中不再一一对应详叙。

　　2 主要特色

　　本次研究的对象是精选了近100栋来自这些设计单位的，有代表城市主要风貌的现代公共建筑，其中金融办公、文化、地铁上盖、商业、会展类成为主要的类型，也符合上海市经济发展、精神文明建设双规发展的现状。

　　从体系上看，有球体玻璃幕墙，鳞片玻璃幕墙，可移动幕墙，风铃幕墙，防火玻璃（词条“防火玻璃”由行业大百科提供）幕墙，反恐玻璃幕墙，双层幕墙。从单元式幕墙的发展看，有超高层的面积超大(8平方米)单元板块，巨型悬挂单元，外装饰结合的复杂、异形单元体，大跨异形钢结构单元体比较突出。从构造方面，有支撑龙骨（词条“龙骨”由行业大百科提供）外做，外照明与外装饰构件一体化，构件式装饰网壳，玻璃铝材复合抗风系统。从结构形式上看，座式幕墙大玻璃结构体系，单层索网结构，大跨空间异形钢结构体系，木结构支撑，砌筑石材。从材料工艺创新看，有冷弯玻璃技术，气枕玻璃，玻璃自由曲面，钛瓦，铜钣金工艺，不锈钢镀钛，清水挤塑成型水泥板，玉石玻璃，艺术铝板网，异形外装饰铝板，异形陶板（词条“陶板”由行业大百科提供），GRC（词条“GRC”由行业大百科提供），UHPC，PTFE网格膜等。体现了建筑外表皮表现形式的多样性、幕墙系统复杂性和设计理念的先进性。另外BIM在幕墙设计、施工、管理运维上也逐步普及，提高了生产效率，节约社会成本。

　　人们通常看到的建筑往往不是建筑的真实结构，而是建筑的表皮和外层设计。建筑的外层设计对于建筑就像衣服对于人，关系到自我展示的整体形象。作为代表城市风貌的主力建筑，已经不仅仅作为一种实用空间和环境协调而存在，而是一种具有深层次的城市文化内涵的精神场所，反映出新时代的社会、经济、文化及人们的生活方式和审美取向。建筑师设计的作品在满足空间功能及使用需求的同时，基于“建筑表皮与建筑实体等价”的新美学观念，注重建筑外表皮的设计构成及材料表现方式的探索，并在设计过程中重视建筑的视觉识别性、展示性、表现性、个性化及其信息化。

　　建筑表皮设计具有鲜明的文化识别性，这种文化特色一方面基于不同企业、政府或开发商的文化底蕴，又集合了城市中各个社会群体的生活方式和价值取向。兼顾历史和未来，促进多元文化和谐共存的文化战略，即鲜明的文化识别，是城市可持续发展中的重要一环。此外，从表皮的材料选择以及体系上看，也体现了对经济发展与环境资源保护之间冲突的重视，倡导减少生产中的资源利用、产品反复多次使用、以及废弃物再利用的原则，最终达到经济发展与环境的和谐。基于此，这些案例的幕墙设计特色主要有以下几个方面：

　　(1)体现不同国家、地区的文化特色，具有鲜明的文化内涵和识别性。

　　(2)大量新技术、新材料、新工艺的应用。

　　(3)因地制宜，结合上海地区气候条件。

　　(4)不同体系、材料的融合成为新的发展趋势

　　(5)建筑外表皮设计理念已不同与2010年前传统的建筑特色。

　　3 单元式幕墙

　　幕墙主要类型和特点：框架式玻璃幕墙系统、单元板玻璃幕墙系统、天幕钢结构;幕墙材料（词条“幕墙材料”由行业大百科提供）创新点：中空玻璃冷弯，幕墙系统创新点：冷弯幕墙。

　　幕墙主要类型和特点：框架式玻璃幕墙系统、单元板玻璃幕墙系统、异形复合铝板幕墙。

　　幕墙系统创新点：异形复合铝板幕墙。

　　幕墙主要类型和特点：干法单元幕墙系统。

　　幕墙主要类型和特点：竖明横隐单元式幕墙、框架式石材幕墙。3度倾斜单元式幕墙的经典应用。

　　塔楼项目立面幕墙呈上下单元板块搭接程鱼鳞状;特别是在转角部位程线性变化，且从底层往上逐层外扩，至14层、44层外扩最大;然后往内收紧，至29层内缩。

　　巨型悬挂单元体、防火玻璃幕墙等众多创新，由于介绍的文章较多，本文不再累述。

　　双曲面幕墙遮阳角（词条“阳角”由行业大百科提供）度可调系统

　　幕墙特点：横向波浪型装饰条、竖向变截面装饰条.

　　幕墙特点：单元体幕墙(含异形铝塑板装饰板)，BXH=3858X3900超宽单元板块。

　　主要幕墙形式为塔楼双层折纸幕墙系统、塔楼单层幕墙单元幕墙系统、裙楼GRC幕墙系统。

　　幕墙特点：双曲单元式幕墙等，由于介绍文章较多，不再累述。

　　项目塔楼建筑高度99.7米，商业裙房高度19.7米。外挑玻璃飘窗设计成单元式幕墙，工厂加工组装，现场整体吊装。

　　本项目整体外形为双曲面，在施工过程中结合BIM技术和单元板块冷弯技术实现不规则曲面部位。

　　幕墙特点，单元体外挂复杂构架单元体。

　　幕墙特点：单元式幕墙包括玻璃、异形陶板组合。

　　本项目极富创新的采用了外龙骨单元幕墙系统。幕墙设计将室外装饰构件结构化，对幕墙安全、构造、防水（词条“防水”由行业大百科提供）、热工、成本等方面进行了综合优化，最终得到了完全满足幕墙各项性能指标，又能大幅提高材料利用率，降低材料使用量的幕墙系统，为外装饰线条复杂的超高层建筑（词条“超高层建筑”由行业大百科提供）表现提供了一种新的单元幕墙形式。。

　　幕墙特点：巨型20*2米巨型钢单元幕墙系统

　　建筑为一座横向的富有雕塑感、不同寻常的横向玻璃体，坐落于一座宏伟清水混凝土（词条“混凝土”由行业大百科提供）基座之上，外立面采用双层玻璃幕墙（词条“双层玻璃幕墙”由行业大百科提供）(廊道式)，实现了建筑效果、功能、节能和舒适性完美结合。幕墙系统创新点：双层玻璃幕墙内外层采用不同的单元划分形式，完成了全单元式双层幕墙的单元模块化分体组合设计。

　　幕墙主要类型和特点：单元式玻璃幕墙，扭曲装饰线条。幕墙外装饰造型：宽700，进深1000扭曲装饰线条。直线型线条与幕墙单位融为一体;扭曲型线条为独立的幕墙体系，悬浮于单元幕墙外侧。扭曲线条通过铝焊接及打磨工艺实现：单曲、双曲、交叉工艺。

　　幕墙主要类型和特点：外立面以“龙鳞“为创意元素，使用超大单元板块和超宽铝板相间排布，铝板最外端凸出玻璃完成面400mm;单元标准分格3600*4400mm，最大单元板块尺寸达4.02*4400mm，铝板展开尺寸达3979*3365mm;玻璃横向布置，在扶手高度设置了玻璃分格;铝板呈五边形设计，缺口部位设置了五边形小玻璃形式，丰富了外立面效果;

　　幕墙材料创新点：铝板分格较大，采用超宽超大规格，同时为了满足平整度要求，基材采用5005系列;为呈现龙鳞效果，单元板块交错布置。

　　幕墙主要类型和特点：参数化全单元异形玻璃幕墙，垂直200mm全世界最高中庭玻璃墙。幕墙材料创新点：定制加工钢球铰钢架支撑异性玻璃幕墙单元;钢结构采用水平拱竖向悬挂。

　　塔楼平面形态为四边形，两对角为圆弧角，另两对角为凹槽，由下至上旋转45°，并逐渐收分缩小，形成建筑曲面。建筑外表皮每层旋转约0.6136度，导致每个分格板块四点不共面的翘曲值在13~19mm之间。建筑外表皮为竖明横隐的幕墙形式，强调塔楼的竖向线条。在塔楼角部及凹槽侧面采用铝板幕墙强化体量轮廓，进一步体现塔楼旋转上升的形态。幕墙系统创新点：外立面为扭转造型;现场冷弯安装法;空间框架法;平板错位插接法。

　　4 总结

　　本文介绍了上海地区部分典型单元式幕墙近年来在功能形式上的案例，单元体偏向尺寸巨型、功能上室内外装饰一体化、遮阳一体化、双曲造型、叠片式发展，超高层上应用基本已经普及。其他的案例待续。

　　本文篇幅有限，很多案例不能详尽。有兴趣的读者可与作者联系。

　　5 附录

　　注：以上均为幕墙行业内公司名称简称。

作者单位：华建集团华东建筑设计研究总院