(1)、凤凰卫视在北京的新址全部采用了不规则的菱形平板玻璃板块,通过异形框作折线和错位拼接,进行艺术曲面造型组合来实现建筑师对建筑外形整体效果的要求。(如图2.1.2-a、b、c)
(2)、中央美术学院美术馆异形石材幕墙。石材采用了上压下的搭接方法,在体现建筑效果的同时又解决了石材板块与结构变形适应能力的问题,同时也提高了面层石材的排水能力。经过特殊处理的石材板块,通过连接件固定在提前布置好的转接系统上。其转接系统是按设计要求采用无穿透固定技术安装在直立锁边金属屋面板(词条“屋面板”由行业大百科提供)上的。(图1.2.2-d、e)
(3)、在玻璃幕墙的外立面上采用玻璃与玻璃之间有规律的折转面,实现一种新颖的建筑效果,是建筑师常用的建筑艺术一种表现手法。北京的红星美凯龙、爱琴海项目的立面异形点支式玻璃幕墙,就是采用三角片玻璃做有规律的帆面折线,使玻璃幕墙面能在光的反射下出现活、波灵动的艺术效果。其结构是在内层幕墙外设置了一层钢管支承结构,用点支式不锈钢连接系统将结构与面玻璃连接。(如图2.1.2-f、g)
2.2、单块面板为单曲面弧形面板的异形幕墙
单曲面弧形面板,可以通过各种组合方式而形成曲面异形建筑幕墙。
2.2.1、单曲面弧形面板的特点:适用范围广,面板曲面弧形成型较容易;对幕墙的支承结构体系一般没有特殊的要求。常用的面板材料有玻璃、金属板、GRC(词条“GRC”由行业大百科提供)板、石材和各种人造板材。适用于各种弧形幕墙及单曲面的艺术造型;同时也适用于曲面度变化不大的双曲面异形幕墙;对于选用玻璃材料的单曲弧形面板可以实现钢化加工来提高面板的强度提高安全性。
2.2.2、弧形面板的组合方式:
在单曲弧形面板的形状设计上,可根据建筑的要求设计成等半径的弧形板和不等半径的扇形板,以及多边形、圆弧边形的板块,进行整体组合。
在常见的单曲面板的幕墙的面板组合方式是:曲面对接的方法,也就是将相邻的两块弧形板块按走向对接成一个整体的弧形曲面幕墙。
(1)、德国柏林的PC大厦是一个典型的采用单曲面夹胶玻璃进行塑造建筑效果的外装饰幕墙。建筑师采用了生硬的水泥柱和曲面斜置的玻璃裙之间强烈的对比给人以很大的视觉冲击来实现这个建筑的个性化。(如图2.2.2-a、b)
(2)、在异形幕墙的设计中由于单曲面弧形面板的适用范围广,面板曲面成型较容易;对幕墙的支承结构体系没有特殊的要求,特别是在异形玻璃幕墙的应用中,由于单曲面玻璃可以进行钢化处理,大大提高了玻璃幕墙的安全度,所以单曲面弧形玻璃面板(词条“玻璃面板”由行业大百科提供)常常使用在两个平面幕墙的转角过度造型、实现褶皱的造型效果、拼接成充满韵律的异形墙面。在实际应用中除玻璃材料外,各种金属板材(词条“金属板材”由行业大百科提供)、GRC板、pc板、石材和各种人造板材也都大量采用单曲面弧形面板的形式作异形幕墙的面板材料。(如图2.2.2-c、d)
2.3、单块面板为双曲面板和自由曲面板的异形幕墙
双曲面板和自由曲面面板通过拼接、组合成的双曲面异形建筑幕墙。
2.3.1、双曲面异形幕墙特点:在异形幕墙中,双曲面板的成型及加工难度较大,工艺要求较高。板块的精度要求也高。对幕墙的支承结构和节点设计上也有一定的特殊要求;适用于双曲面及自由曲面的曲率变化大,曲面半径小、形状复杂,极具视觉冲击力的异形幕墙建筑;对幕墙的设计与施工技术要求较高。常见使用的面板材料有玻璃、金属板、GRC板等。
2.3.2、双曲面板的组合方式:双曲面板的组合方式与单曲面板的拼接方法基本相同,但由于双曲面板的大部分成型是由模具制造成型的,往往在板块的边部有着尺寸和形位的误差,双曲板块大部分都是采用了对接拼装的方式。并在板块之间设置了连接定位装置,使板块之间顺滑过度。
双曲面板包括:等半径的球冠型板、不等半径的椭球扣板,以及大量的自由曲面空间造型板。
(1)、北京天文馆新馆双曲面板中空玻璃异形幕墙就是典型的双曲面玻璃幕墙。建筑的正立面(北立面)有三分之一是双曲下凹面,在建筑物中部设置了一个由曲形钢结构支撑用360片不同尺寸、不同规格的双曲面热弯夹胶玻璃拼接而成的马鞍形玻璃通道。贯穿整个建筑,将北立面的玻璃幕墙和南立面的石材、玻璃幕墙连接。南立面的出入通道是在大面积的黑色石材幕墙面的中部采用了下凹的双曲面石材和双曲面玻璃结合构成的异形面。
马鞍形玻璃通道的特殊之处在于极具创造性的利用了钢结构和双曲面玻璃组合成连续的马鞍形空间双曲面,以此来实现建筑师让参观者进入天文馆后就产生梦幻的效果。(如图2.3.2-a、b、c、d)
(2)、在法国巴黎香榭丽舍大街精品店的外墙玻璃装饰面上,采用了螺旋钢管做空间造形,同时支承自由曲面造型的玻璃面板,使之形成三维空间抽象的外墙玻璃装饰面。(如图2.3.2-e、f)
(3)、山东东平体育会展中心异形幕墙的外立面玻璃幕墙,是采用了三角玻璃做折线拟合成倾斜曲面幕墙,在立面上的装饰柱和大型双曲面屋檐是采用双曲面GRC板拼接成的造型。在立面上GRC板与玻璃对接,在顶面GRC板与金属屋面对接。(如图2.3.2-h、i)
2.4、单块面板为平板或单曲面板经现场冷弯成形的异形幕墙
在对各类幕墙面板材料进行曲面成型加工技术上,主要采用的方法有:热弯加工、冷弯加工、铸造成形、模具成形、爆炸成形等。
2.4.1、现场冷弯成形曲面板主要是指在曲面幕墙的制作安装过程中用平板或单曲面板通过施加一定的外力使面板产生弹性变形,并永久固定在支承系统上,使之达到双曲面的效果。这样成型方法往往是用在板块曲面变化小,回弹力不大的情况下使用。但即使这样,在使用前也要对其作由于冷弯变形所引起的负面影响进行全面可行性分析后才能使用。
(1)北京长安中心柔性空间索结构双曲面玻璃幕墙的大部分曲面玻璃是采用了冷弯成形的办法来实现最终效果的。
北京长安中心双曲面玻璃幕墙的支承结构,是在入口两侧各采用一榀36.18m高的弯曲空间三角钢管桁架(词条“桁架”由行业大百科提供)立柱。在立柱上部架设一榀24m跨度的弧形三角钢管桁架横梁;从地面往上7.9m布置第一道鱼尾式水平拉索桁架,然后依次每隔6.9m布置三道鱼尾式水平拉索桁架;竖向从上至下布置单根不锈钢拉索,拉索上、下两端分别与三角钢管桁架横梁以及地面主体结构相连接,中间贯穿水平拉索桁架。结构布置合理,传力路径清晰;所用杆件较少,大多为钢索,通透性好,索系造型优美,视觉效果良好,体现了本工程的新颖性和独创性。(如图2.4.1-a、b)
4、结束语
近年来,由于社会经济有了进一步的提高,建筑业快速蓬勃发展。建筑幕墙形式在不断的改进,也使得异形建筑幕墙的样式和数量有了很大的增加,促进了幕墙行业设计和施工水平的普遍提高,促使幕墙材料的多样化和加工技术的提升。由于幕墙工程师们在提升建筑幕墙设计、加工、施工技术的同时,合理的利用和引进了汽车制造业、航空制造业,以及军工制造等高科技技术,一次又一次的完成了高难度异形幕墙的项目。我们在总结多个异形幕墙项目的基础上,提出了对异形幕墙定义和分类的方法,提供给同行们共同探讨,促使我们幕墙设计向更成熟阶段发展。
参 考 文 献
[1] 《玻璃幕墙工程技术规范》,中华人民共和行业规范, JGJ102-2003
[2] 王德勤,异型金属板幕墙和屋面在设计中的难点解析,中国建筑防水-屋面工程,2013--23期
[3] 王德勤,张洋,杨涛,鲁台经贸中心异型屋面设计,中国建筑防水,2012-7期
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