我国幕墙核心技术演变及发展趋势分析

摘要：中国幕墙技术经过40多年的蓬勃发展，由初期仅凭经验设计阶段升级为现在的理论化、系统化和规范化的发展阶段。幕墙为现代建筑重要的组成部分，将逐渐成为建筑的多功能“皮肤”。通过对比分析开放式与封闭式幕墙体系、全隐与设有装饰线条幕墙、粗壮与纤细通透幕墙、平面与自由曲面异形幕墙、标准化与异形肌理幕墙风格,分析了相应的幕墙核心技术演变过程。以神经建筑学为基础，探索设计坚固、舒适和创新的幕墙道路。

引言

我国建筑幕墙工业规模逾4500亿，已为实现建筑个性化外形及其功能，创造了不可替代的价值。国内建筑幕墙从1984年修建的长城饭店应用以来有近40年的发展历程[1]，目前已步入新技术、新材料、新工艺的智能信息化、绿色环保化、工厂装配化等全方位发展阶段。而数字化、智能化和节能技术为幕墙新的多样化创新提供了强有力的工具，造型及其功能的多样性越来越符合现代人的需求。而且幕墙作为建筑子系统,在满足建筑量身定制设计的过程中“个性化”既是必然也是追求审美和商业价值的共同需求。

在行业发展进程中，幕墙的“风格”不断演化，围绕安全性、舒适性、美观性和经济性而持续改进，这恰恰表明建筑幕墙与人性及人的社会性紧密联系在一起。世界上诸多重要事情均发生在界面处，地球表面孕育生命，大脑皮层产生意识，而建筑表皮同样也是建筑与外界交换物质、能量和信息的重要界面(表 1)。将生物皮肤与建筑表皮对比发现，相对皮肤通过生物机体内稳态化进行调节，建筑则通过人与表皮互动，反馈调节建筑内环境。可以预见，建筑外皮以生物皮肤功能作为参考系，朝个性化方向发展，终将成为“感应和生产能量的皮肤”。

表1  生物皮肤与建筑表皮气候适应性机制对比

1、幕墙核心技术演变过程

从建筑发展视角来看，某种幕墙风格盛行一段时间后将产生内在的转向需求。因此无论是造型、结构体系和材料，或者工艺，可通过改变风格来满足人们喜新厌旧的审美定位要求，但唯独不变的是对安全、舒适和美观的需求[4]。图 1为1997年到2011年期间国内技术风格转变各阶段的代表性幕墙金年会,经历了以下互相交错重叠的几个阶段，每个阶段都涉及一些核心技术,如：1)全隐框幕墙；2)干挂装配幕墙；3)点式玻璃幕墙；4)双层幕墙；5)单层索网幕墙；6)综合集成幕墙：如LED屏幕、光伏幕墙等；7)材料多样化自由曲面幕墙；8)肌理幕墙。

▲  图1  各技术风格阶段代表性幕墙金年会

为了把握幕墙核心技术风格转变脉络,选择一些具有全局性属性的开放式体系、纤细通透化、自由曲面和个性化肌理等幕墙技术，进行针对性剖析和探讨。

2、开放式与封闭式幕墙体系

表2为开放式与封闭式铝板幕墙优缺点对比[5]。开放式幕墙能体现工业化产品感觉,而材料集成单元幕墙结构,为其提供了便于实现的工艺。例如，1999年建造的上海中银大厦采用开放式石材、铝板和玻璃组成的单元式幕墙体系(图2)，至今已经历20余年，其开放式石材依然如新、精致,品质感保持良好。事实上，近40年来,关于幕墙构造要“开放”还是“封闭”一直存在不同的声音，而开放系统通过实际金年会案例以无可辩驳的优越性给出了答案。不过对先进的开放式系统来说，室内侧气密性达标、保温构造连续和良好的腔体通风呼吸是其成功的前提，应值得重视。

表2  开放式与封闭式铝板幕墙优缺点对比

▲  图2 上海中银大厦及开放式幕墙结构

3、通透纤细幕墙技术

幕墙的通透性是保证建筑美观的必要条件之一。实现通透幕墙一般通过采取增加幕墙单块玻璃面积，提高玻璃可见光透过率(visible light transmittance, VLT)，使用更加纤细的构件等措施。通过系统性地调研发现,近40年来，一些地区的玻璃幕墙单块玻璃面积普遍增加了4倍以上。以深圳和上海一些幕墙玻璃(图3)为例，单块玻璃板块面积从最初的1.8m2到现在的8m2，增长约4.5倍。目前，宽度2.4m的单块玻璃很普遍,裙房所用玻璃更是由6m高增加到20m左右，如北京泰康保险大楼大堂所用玻璃为3.1m