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超高层建筑幕墙面临机遇与挑战

来源:沈阳远大铝业工程有限公司  作者:孟根宝力高  日期:2013-12-16
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  摘要:幕墙作为建筑功能外皮,是建筑内外空间之间能量、物质和信息交流过渡层,将逐渐向建筑“皮肤”方向发展,对实现建筑各项功能起着重要作用。随着高层建筑特别是超高层建筑迅猛发展,幕墙面临着机遇与挑战。超高层建筑具有对建筑重量敏感,能力消耗总量大,对智能化控制依赖度高,安全要求高等特点。本文综合分析幕墙面临的挑战,结合幕墙新技术发展趋势,试图回答:迎接挑战的对策,并提出幕墙新技术、新工艺、新材料的发展路径建议,揭示幕墙发展既是被挑战的结果,又是超髙层建筑发展推动力之一的事实。   关键词:幕墙新技术、超高层建筑节能舒适、智能化、集成化、数据化

  3.5结构轻巧、纤细,透明化技术

  3.5.1点式,索网

  全玻璃幕墙

  全玻璃幕墙是随着玻璃生产技术的提髙和产品多样化而诞生的,它为建筑师创造一个奇特、透明、晶莹的建筑提供了条件。全玻璃幕墙改变了过去着重用玻璃表现窗户、表现建筑的传统手法,而是更多地利用玻璃透明的质感特性,追求建筑物内外空间的流通和融合。人们可以透过玻璃清楚地看到玻璃幕墙的整个结构系统,使这种结构系统从单纯的支承作用转向表现其可见性。由于这种奇特的效果,全玻璃幕墙被各类大型公共建筑(大剧院、会展中心、机场候机楼等)广泛采用。图12.2.2为索网点式幕墙的节点形式。

  3.5.2玻璃作为结构材料

  现代建筑要求更加通透,建筑跨度越来越大,结构材料要求越来具有高的强度、高性能的趋势,传统的工程结构材料钢铁和铝合金的断面也随之而增大,影响建筑效果。为了达到建筑的最大的通透性,玻璃等脆性材料也被用来当作结构材料来便用。

  玻璃作为脆性材料起到支撑作用一般称作为玻璃梁或玻璃肋,玻璃梁主要是通过围绕主轴进行弯曲而获得应力的,大部分应力都分布在边缘,因此,通常采用钢化玻璃。尽管张拉弯曲力可以通过增加梁高来降低,但会由于侧向压曲而增加断裂的危险。长的玻璃肋(竖框)必须由几部分接合在一起组成,如通过摩擦接合、单独紧固件胶黏剂连接起来。如果脆弱的玻璃抗压强度足够大,再配以高抗拉强度的延展性材料,那么玻璃梁中的拉力就可以被安全地承载。只有通过这种方法,众多的玻璃结构才能得以实现。苹果品牌上海浦东店的肋驳接幕墙,如图10.2.31所示,其高度达到了40英尺,创造了幕墙肋驳接系统和玻璃板块尺寸之最。再者,日本的东京国际广场的购物中心以其独特的10.6 m长的悬臂玻璃天蓬著称。如图3.5.2所示。

  

  3.6数字化技术为个性化复杂建筑实施提供了有效手段:BIM技术

  外皮作为建筑外围护体系,除了减轻建筑结构重量外,还承载了包括建筑艺术表达、室内外环境交流以及为室内人员提供遮蔽防护等作用,并且外皮在建筑整个实施过程中的难度、重要性以及复杂性丝毫也不亚于其他两大专业即:机电和主体结构(包含土建结构以及钢结构)。BIM是服务于建筑全生命周期的一种技术,其在建筑不同专业中实施线路基本相同,但由于专业之间的差别,不同专遍运用的软件和具体操作方法等又很不相同。外皮是从将建筑元素通过工业加工制造的方式成形出来的一个过程,而BIM与外皮的结合,也变成了一个多专业跨平台的合作,具有特殊的意义和价值。

  模块化,装配化施工技术:

  数字化制造是指在数字化技术和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。内容包括:CAD---计算机辅助设计、CAE---计算机辅助工程分析、CAM---计算机辅助制造、CAPP---计算机辅助工艺规划、PDM---产品数据库管理、ERP---企业资源计划、RE---逆向工程技术、RP---快速成型。

  一体化制造(CAM计算机辅助制造从设计到制造一体化)

  只有把CAD和计算机辅助制造CAM结合成一体,才能进一步提高生产力和加工精度。CAD与CAM的集成,可以通过一个公共的数据库来实现。CAD/CAM广泛应用的必然结果是更大规模的集成化。即在设计、制造、生产管理、售后服务等环节中采用统一的产品信息模型,通过数据库和网络技术在组织内部以至协作单位的国际范围内建立畅通的信息流。

  装配式工业化建造技术:

  所谓装配式工业化建造技术,就是将建筑分成多个单元或构件,其中的主要构成部分(墙体、梁、柱、楼板以及楼梯、内装修及外装饰等)均在工厂生产,然后运到工地,采用预制技术将构件在现场进行装配化施工建造的技术。这种建造技术的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量。

  【4】结论

  超高层建筑需求和发展为幕墙带来发展机遇同时提出了新的要求,反过来幕墙新技术也为实现建筑提供了可能性,在辨证互动中发展。超高层建筑是现代科学技术的结晶,也是科学技术发展的源动力之一。应认真总结幕墙发展规律,为超高层建筑的发展做应有的贡献。

  1)幕墙新技术发展发现是超高层建筑需要。具体体现在:节能环保、低碳和绿色是持续发展的需要,建筑社会责任之表达。

  ·智能化:超高建筑幕墙外环境复杂,对幕墙性能要求高,幕墙面积大,对管理要求高,智能化能帮助各方实现运行管理和人性化要求。

  ·个性化:随着建筑设计国际化等各种力量推动下,追求个性成为每一位设计师的目标。外幕墙作为建筑“名片”,个性化成为普遍。

  ·通透化:室内外空间交融的追求是建筑永恒话题,幕墙技术发展为其提供了可能。

  ·数字化:数字化发展在生产率并不高的建筑领域内已然发挥其永无之地,有望大幅度提升建筑行业生产率。

  ·集成设计

  2)建筑幕墙应大力发展共同工具平台;

  BIM:发展4D技术,为顺利实施幕墙创造条件,同时提高生产力;

  CFD:太阳能建筑,能力模型分析等。

  3)创新势在必行,例如:CCF幕墙,光伏一体化,过滤通风等。前期的试验应用,总结并提升经验。

  4)需要提高工业设计,人性化设计水平,从而朝精品,艺术品的方向发展,这是时代潮流,集约化发展需要。

  5)幕墙既是建筑部件,又有一定独立性。建筑是灵感之源,好产品能拓宽建筑师视野,启发设计灵感。建筑幕墙应承担起使命。

  6)大量的成功案例说明,幕墙技术能满足较高个性化要求,但仍存在实施成本高,精致度不尽人意,施工效率、生产率低等问题,应大力发展针对性强、先进的专业施工工艺。

  7)考虑建筑实用性是建筑设计出发点之一,并与各项专业要求综合起来考虑,所以建筑设计不应片面追求某一方面,例如,只注重外观而忽略内部视觉优化,自然采光,通风,以及批量施工工艺,否则难以完成完美的作品。

【完】
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