摘 要：隨著數(shù)字化、自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，建筑外表皮采用個性化肌理,即肌理幕墻成為了建筑發(fā)展的趨勢之一。本文首先給出“肌理幕墻”通用定義，并對不同的結(jié)構(gòu)體系和不同材料組成的個性化肌理幕墻，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。再結(jié)合詳細(xì)剖析具體國內(nèi)外肌理幕墻案例，總結(jié)了肌理幕墻設(shè)計(jì)，特別是“單層集成肌理幕墻”設(shè)計(jì)技巧和質(zhì)量控制要點(diǎn)，為個性化肌理幕墻設(shè)計(jì)提供啟發(fā)性思路和可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：肌理幕墻;雙層肌理幕墻;單層肌理幕墻;平面內(nèi)變形;微通風(fēng)肌理幕墻
1 引言
在漫長的人類歷史發(fā)展的過程中，大型建筑活動經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從為宗教及少數(shù)貴族服務(wù)到大眾服務(wù)的階段。工業(yè)化普及之前，中國建筑以均衡對稱的方式形成院落式組群布置，具有天人合一的特征，然而西方古建筑宜立體感官、單一布局為特征，更具神化和宗教性屬性。然而縱觀中外古建筑的風(fēng)格及立面表現(xiàn)形式，基本上為政治、宗教文化符號為基礎(chǔ)建制，并表現(xiàn)出體塊變化為主，結(jié)構(gòu)與裝飾一體化特點(diǎn)(如圖1.1所示)。
工業(yè)革命引發(fā)了社會生產(chǎn)和社會生活的大變革，出現(xiàn)滿足廣大人民群眾需要的現(xiàn)代主義建筑(如圖示1.2)，其特點(diǎn)為建筑形式簡潔、標(biāo)準(zhǔn)化，適合批量生產(chǎn)。現(xiàn)代主義建筑產(chǎn)生于19世紀(jì)后期，成熟于20世紀(jì)20年代，在50~60年代風(fēng)行于全世界，是20世紀(jì)中葉在西方建筑界居主導(dǎo)地位的一種建筑。隨著“現(xiàn)代主義”建筑轉(zhuǎn)向“后現(xiàn)代主義”建筑，建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)建筑隨時代而發(fā)展，同工業(yè)化社會相適應(yīng)，強(qiáng)調(diào)建筑的實(shí)用功能和經(jīng)濟(jì)問題的同時，主張積極采用新材料、新結(jié)構(gòu)，堅(jiān)決擺脫過時的建筑式樣的束縛，放手創(chuàng)造新的建筑風(fēng)格，主張發(fā)展新的建筑美學(xué)，創(chuàng)造建筑新風(fēng)格。其造型和線條以簡潔的造型和線條塑造鮮明的社區(qū)表情。立面和建材通過高聳的建筑外立面和帶有強(qiáng)烈金屬質(zhì)感的建筑材料堆積出居住者的炫富感，以國際流行的色調(diào)和非對稱性的手法，彰顯都市感和現(xiàn)代感。其豎線條的色彩分割和純粹抽象的集合風(fēng)格，凝練硬朗，營造挺拔的社區(qū)形象。其波浪形態(tài)的建筑布局高低跌宕，簡單輕松，舒適自然。強(qiáng)調(diào)時代感是它最大的特點(diǎn)。
隨著建筑審美體驗(yàn)的多樣化和數(shù)字化建造技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的建筑采用既承載文化元素，又具備抽象美感肌理的獨(dú)特幕墻形式-肌理幕墻(如圖1.3所示)成為其選擇。這種幕墻相對于具有矩形平滑表面幕墻，引入更多折皺、斜線、弧線和不規(guī)則線條等幾何變化要素，形成立體感和韻律強(qiáng)烈的光影肌理表皮幕墻。他將成為現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)趨勢的主要原因從以下幾個方面看到端倪：
1) 業(yè)主表達(dá)自我個性與商業(yè)價(jià)值追求動力。
2) 建筑設(shè)計(jì)師表達(dá)自我獨(dú)創(chuàng)和藝術(shù)造詣的追求。
3) 幕墻設(shè)計(jì)師推動技術(shù)進(jìn)步和提高附加值的現(xiàn)實(shí)需要。
4) 為城市增添新元素,體現(xiàn)人類、建筑和人類文明的個性化道路上分化發(fā)展需要。
(如下圖所示，哈爾濱大劇院為例，既追求當(dāng)?shù)亍氨蔽幕纸Y(jié)合了美學(xué)與功能。河南科技館表面肌理則體現(xiàn)現(xiàn)代與科技感)。
2 幕墻的分類新視野
建筑幕墻是由面板與支承構(gòu)件體系組成的,相對于主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力和自身有一定變位能力，向主體結(jié)構(gòu)傳遞自身所受荷載的建筑外圍護(hù)體系。面板可采用玻璃、石材等各種金屬板，根據(jù)支撐構(gòu)架可采用鋼、鋁合金、木材、玻璃等材料(如圖2.1)。
幕墻分類維度很多，通常按結(jié)構(gòu)和面板種類進(jìn)行(如圖2.2所示)。“肌理幕墻”則根據(jù)表面屬性進(jìn)行的命名，也是內(nèi)涵較多的命名和分類方式。
肌理幕墻中的多層肌理幕墻(如玻璃、石材、金屬板或網(wǎng)、木材、陶板和GRC板等)與單層集成肌理幕墻(如體塊變化形成、板塊尺度上變化等)是根據(jù)建筑整體表現(xiàn)的不同形式在建筑幕墻的設(shè)計(jì)是相輔相成，共同發(fā)展。對于多層肌理幕墻常規(guī)形式為內(nèi)層幕墻+外掛肌理面板，其設(shè)計(jì)關(guān)鍵為連接可靠、外層板制造工藝、維護(hù)方便和集成設(shè)計(jì)(如圖2.3所示)，單層集成肌理幕墻采用為一體化集成構(gòu)造，其特點(diǎn)物盡其用、簡潔美觀和龍骨角度自然而可靠等(如圖2.4所示)。
3 多層肌理幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)及控制策略
案例：蘇州科技文化藝術(shù)中心(如圖3.1)(框架幕墻+鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）雙層網(wǎng))
蘇州科技文化藝術(shù)中心。位于金雞湖畔的文化水廊景區(qū)，由保羅·安德魯與華東院合作設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)體現(xiàn)蘇州傳統(tǒng)元素：“一顆珍珠、一段墻和一個園林”為建筑美學(xué)上的立意。
月牙形雙層圖案外墻，兼顧遮陽和節(jié)能的蠶絲象征效果。六邊形雙層鋁合金掛板模塊為基本單元，通過連續(xù)的幾何拼接，實(shí)現(xiàn)空間感和富有張力的延展性線條。外側(cè)模塊化雙層弧形鋁合金格柵板掛于牛腿上，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)精確調(diào)整。并與LED集成設(shè)計(jì)。如圖2.8
3.1 多層肌理幕墻設(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開合，吸收太陽能50%以上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和人體舒適。
多層肌理幕墻案例：
多哈外交部大樓 ：內(nèi)玻璃幕墻+四重鋁板遮陽
安徽廣電大廈：建筑高度260m
幕墻特點(diǎn)：索網(wǎng)支承開孔鋁板 篆體文字裝飾幕墻：篆字8mX6m
上海安達(dá)仕、朗廷酒店：玻璃幕墻+外掛花崗巖
深圳新世界中心：魚鱗疊瓦外掛玻璃+玻璃幕墻
特殊肌理幕墻例子：
3.2.2肌理幕墻通風(fēng)功能設(shè)計(jì)
3.2.3 肌理幕墻“平面變形適應(yīng)性能” 設(shè)計(jì)策略
肌理幕墻，因類型不同而平面內(nèi)變形適應(yīng)能力不同，要考察角度切換、體塊轉(zhuǎn)換位置的地震、風(fēng)振變形時的間隙和適應(yīng)能力。
抗震設(shè)計(jì)時，伽馬≥3*Q(Q值因主體結(jié)構(gòu)類型而定，針對多層鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）建筑Q=L/300)
3.3多層肌理幕墻設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)控制策略
外掛構(gòu)件所受風(fēng)荷載大，結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)給于充分考慮。新版JGJ102第 4.5.6條規(guī)定：外露于幕墻墻面的裝飾性遮陽構(gòu)件應(yīng)與幕墻龍骨或主體結(jié)構(gòu)可靠連接。
注：2098個遮陽傘，高度4.2m，寬度跨4個單元4.36~5.82m，直接連接到主體結(jié)構(gòu)上。
9 肌理幕墻類型 (杭州來福士大廈：立體金屬板幕墻（詞條“金屬板幕墻”由行業(yè)大百科提供）)
3.3.1 肌理幕墻新材料新工藝
肌理幕墻應(yīng)用新材料、新技術(shù)和新工藝，以試驗(yàn)方法確認(rèn)其可靠性，嚴(yán)格管控適用條件和邊界。
例子：雙曲面幕墻，熱彎（詞條“熱彎”由行業(yè)大百科提供）或冷彎工藝
根據(jù)實(shí)際工程在保證建筑立面效果的情況下，采用冷彎玻璃和熱彎玻璃的工藝要求：
a) 冷彎在彎曲邊的1/60以內(nèi)，其性能基本保持不變。
b) 大變形需足尺檢測確認(rèn)。
c) 應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）附加值需考慮。
盤古大觀：彩色膠膜雙彎夾層玻璃PVB
南京德基廣場
Nanjing DEJI tower
日本COCOON
BIM精細(xì)化設(shè)計(jì)、施工：
建筑信息模型(BIM)
英文是 Building Information Modeling
我們可以這樣簡要地描述它：
通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，在這里，信息不僅僅是三維幾何形狀信息，還包含大量的非幾何形信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格、進(jìn)度、規(guī)格、型號等。
BIM的本質(zhì)是生產(chǎn)和工作方式的改變!
3.3.2肌理幕墻案例
上海中心大廈：
A1 幕墻系統(tǒng)
本工程難點(diǎn)及解決方案：
1.橫豎框與玻璃不同夾角，橫豎框前端加組合附框，調(diào)整角度
2.由于立面角度不一致，豎框底端與上橫框插接不能保證一致縫隙，通過加大下橫框截面尺寸，使下橫框包住豎框與上橫框插接。
3.FT113系統(tǒng)，橫框根據(jù)幕墻表面的傾斜角度，設(shè)定一個角度作為橫框基準(zhǔn)面。為了防止結(jié)構(gòu)膠長期受剪，玻璃外側(cè)設(shè)置扣板。同時對擦窗機(jī)限位扣(BMU)進(jìn)行了合理化設(shè)計(jì)。
4 總結(jié)
隨著工業(yè)從1.0到4.0的升級發(fā)展，幕墻也從簡單、標(biāo)準(zhǔn)化向復(fù)雜肌理幕墻方向發(fā)展，表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
a)幾何形狀越發(fā)復(fù)雜、構(gòu)件種類更多、加工組裝更復(fù)雜;
b) 精度要求高于建筑其他配套專業(yè);
c) 巧妙實(shí)現(xiàn)功能性能面臨更多挑戰(zhàn);
建筑工業(yè)4.0以智能制造為主導(dǎo)的建筑行業(yè)的革命性生產(chǎn)方法,其核心為：個性化、信息化、工業(yè)化。
1、肌理幕墻是建筑設(shè)計(jì)“個性化”的重要方面，隨建筑設(shè)計(jì)個性化，其比例會增加。
建筑與幕墻的關(guān)系是建筑系統(tǒng)與子系統(tǒng)，隨著數(shù)字化、自動化技術(shù)的應(yīng)用，建筑小批量個性化一定是發(fā)展趨勢之一。從而肌理幕墻比例會增加，應(yīng)進(jìn)行分類重點(diǎn)研究。
2、針對肌理幕墻特點(diǎn)，幕墻構(gòu)造設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮針對性措施。
a) 為保證建筑立面效果，幕墻構(gòu)件可采用“斷框工藝”處理。
斷框可采用鋼插芯(焊接或鑄鋼件)聯(lián)通，通過在豎框前端加頂絲等消除間隙策略實(shí)現(xiàn)傳力可靠。
b) 龍骨與玻璃之間不同夾角，可增加組合附框，適應(yīng)角度變化。
C) 通過系統(tǒng)考慮室內(nèi)外效果，保證內(nèi)外效果和性能。例如，加大下橫框截面尺寸，使下橫框包住豎框與上橫框插接。
3、幕墻性能設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮薄弱環(huán)節(jié)，并以足尺檢測樣確認(rèn)其性能可靠。
a) 性能設(shè)計(jì)基本原理與肌理特性結(jié)合，進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)。
b) 要關(guān)注肌理幕墻性能設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，一般平面內(nèi)變形性（詞條“變形性”由行業(yè)大百科提供）能、防水和節(jié)能出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)給與重視。
c) 多層級足尺檢測是確認(rèn)幕墻性能之確實(shí)性之母，要認(rèn)真執(zhí)行。
4、 肌理幕墻安全標(biāo)準(zhǔn)及自然災(zāi)害。
隨著人口數(shù)量的增長，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。肌理幕墻，相對傳統(tǒng)幕墻懸挑構(gòu)件多、受力復(fù)雜，抗風(fēng)安全要針對性論證，尋求相應(yīng)設(shè)計(jì)對策。
例如，廈門莫蘭蒂、廣東山竹臺風(fēng)破壞經(jīng)驗(yàn)告訴我們外懸構(gòu)件受風(fēng)壓影響大，應(yīng)認(rèn)真分析周圍建筑環(huán)境對建筑風(fēng)壓分布的影響。
5、 幕墻個性化與新材料、新技術(shù)和新工藝。
作為肌理幕墻，新材料、新技術(shù)和新工藝使用比較普遍，應(yīng)重視以下幾個方面：
a)做必要的工藝測試。例如，立體肌理構(gòu)造整體性、懸挑構(gòu)件強(qiáng)度和集成通風(fēng)等裝置的匹配度。
b)肌理幕墻普遍采用鋼鋁結(jié)合設(shè)計(jì)方式，要避免電位差腐蝕(鋼材（詞條“鋼材”由行業(yè)大百科提供）表面合理性)等影響耐久性因素。具備條件時，宜采用不銹鋼插芯和連接件。
c)玻璃采用冷彎技術(shù)時，要進(jìn)行足尺應(yīng)力和密封性(中空玻璃)確認(rèn)測試。
