仿古建筑中幕墙技木的运用

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1地上65m高的台基围墙

中国占代宫殿台基的高度和所用材料受到严格等级制度的制约。《礼记》中记载:“天子之堂九尺，诸侯七尺，大夫五尺，L三尺。”太和殿的台基高八米，是目前宫殿建筑台基最高的一处。而针一对材料，是石为丘，砖为下。本工程的台基围墙高度为6.5m，员比太和殿略低，但设计的尊贵等级仍有天子之堂之水准)而且木工程采用了石料做为主材，可见木工程所赋子的建筑等级也是相当高的。其实本工程的台基围墙并没有完全按照占代真正意义上的台基进行设计，而是取消了台阶元素，只局部采用了栏板望柱的建筑要素，结合古代城墙的一些格调建立而成(图3)但从整个建筑布局来说，地上65m高的台基围墙，已经赋予了古代宫殿的建筑要素.仿占元素比较完整。在构造实现上，古代建筑的台基多为砌筑，无沦是砖料、石料，还是装饰性的栏杆、望柱，都是整体实材垒砌而成。但本工程却不同，整个台基围墙全部采用了现代的干挂石材幕墙技术。该幕墙系统由钢结构龙骨体系和石材面材体系组成钢结构由纵向工字钢和横向钢管形成整体的钢网格，分别与地梁和二层的反梁连接，构成了稳定的主结构支撑体系连接石材的次结构龙骨也是由钢管、角钢等钢型材组成，通过焊接和螺接方式与主钢结构进行连接。为了达到建筑的耐久年限，整个钢结构龙骨体系均采用热浸镀锌工艺进行了防腐处理。石材采用了4Omnl厚的板材，较比古代的整体石材砌筑大大减轻了重量其与龙骨的连接，则采用了现代的背栓挂式结构，不仅连接强度高，可实现石材的无内应力加工组合，而且通过铝制挂件系统实现了很好的可调整性和可更换性，每个板块均可以独立维修和更换(图5)。在接缝处理上，也摒弃了过去粘土等容易粉化的勾缝材料，采用了现代高新技术产物—硅酮防水密封胶进行密封。相比古代的做法，全新的石材干挂幕墙技术不但使本工程大大减小了对建筑地基的承重荷载，而且也大大减少了材料用量，降低了工程造价。同时，石材干挂幕墙技术也完美地实现了建筑师所要达到的仿古效果，这也是现代的石材幕墙技术越来越多地应用于仿古建筑中的原因所在

2建筑3一10层的墙身

以木结构为主体的柱梁构架贯穿中国宫殿建筑的始终。木结构主体中，梁柱最重要，墙是辅助性的，起分隔室内外的作用，因此在过去的宫殿建筑中，木结构柱梁的一个很大特征是突显于墙体外侧，特别是斗棋。斗拱是中国古代建筑最具代表性的构件，它是柱、梁之间的一个过渡层，相当于载重汽车上的钢板弹簧弓，将屋盖的荷载传递到立柱。本工程在立面要素设计上，柱的部分只是达到了“神似”，其是通过内部的石材柱来实现的，但斗拱部分却是达到了貌似神合，也是本工程仿古设计中最为精彩的一笔。需要特别指出的是，古代宫殿墙面中的窗也是木质结构的，且在玻璃还没有广泛应用于房屋建筑(即便应用了，也多为单玻璃)的时候，窗格间糊的是丝棉纸或是牛皮纸，其采光和保温性能很差。这在现行规范中，是绝对不允许的。因此，在木工程的仿古建筑设计时，不但要实现体态和效果的相像，更要考虑建筑功能和性能要符合现行规范。

2.1玻璃相关技术的应用

古代宫殿的墙身基本上是木柱纸墙，或局部砖垒，但本工程却全部采用了玻璃取而代之，通体晶莹灵动。虽然与古代宫殿的效果相去甚远，却与现代的审美观念相当吻合。随着近代玻璃技术的突飞猛进，玻璃已经从单一的透光和围护功能发展为集透射与反射、装饰、围护、保温且隔热等功能为一体的高性能产品，并在建筑领域广为使用。于本工程中，首先是在建筑的最外层采用了10mm+2.28SGP+8mm钢化夹胶超白玻璃。超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，透光率可达91.5%以上，具有晶莹剔透、高档典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之称(图7)。同时，由于它在去除铁元素的同时，也去除了很多杂质，所以较普通浮法钢化玻璃具有很低的自爆率，且其安全性远优于普通钢化玻璃。另外，最外层的玻璃还采用了钢化和夹胶两种工艺，不但提高了超大板块玻璃的强度，而且使玻璃的安全性更为可靠。特别是sGP这种新型胶片的使用，较比普通的PvB胶片，在提高了玻璃无色纯度的同时，其夹胶强度更是提高了5倍。单从这种玻璃来说，其在透光、节能、耐撞击等方面要远比古代的窗纸优异得多。本工程还使用了另外一种玻璃，就是smm+lZAr+8mm钢化Low一E暖边充氨气中空玻璃，其用于内层幕墙。从其名称上就可以看出，该玻璃应用了诸多的提高玻璃性能的技术。中空玻璃，不但具有很好的保温隔热性能，而且具有良好的隔声性能(图8);钢化工艺，提高了玻璃的强度;肠w一E膜有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，具有优异的隔热效果和良好的透光性;暖边间隔条的使用，改善了中空玻璃边缘热传导性，提高了中空玻璃的节能效果;而空气层内充氮气，不但可以提高玻璃的热工性能，而且也可以防止空气层内的部件被空气氧化或氮化，使空气层更干燥，防止雾气。从上述各种技术的应用可以看出，这种玻璃是一种集高强度、节能、环保、隔声等功能为一体的高端产品，不但寿命长，使用安全，而且在使用时又具有良好的舒适度，是古代建筑材料所无法比拟的。

2.2动态呼吸式双层幕墙技术的应用

这又是一项节能技术。在本建筑3一8层的立面部位，除对应人口大堂的部位，其它部分均采用了动态呼吸式双层幕墙做为外围护结构(图9)。这是近年来新兴的一种节能幕墙产品，主要原理是通过进出风口的闭合，利用双层幕墙之间空气腔中空气的“温室”效应和“烟囱”效应，来实现空气腔内空气的静止蓄热以及与室外空气的流动降温，从而达到夏季隔热和冬季保温的目的。双层幕墙的结构有多种，本工程采用的是外循环自然呼吸通风方式、腔体为箱体结构的双层幕墙系统(图10)。内外幕墙均为构件式幕墙结构，间距750mm。其中外层幕墙采用了上述中的10mm十2.28SGP十smm钢化夹胶超白玻璃，透视性好，内部景观清晰。其支撑体系为铝框架系统，表面氟碳喷涂处理，玻璃则是通过铝框架上的不锈钢夹具进行无孔六点夹持。玻璃接缝采用硅酮密封胶进行密封，有效保证了外幕墙的水密性和气密性。在外层幕墙上，还设计了外开的平推开启，以满足大面积的通风需求以及消防排烟要求。而内层幕墙则采用了节能性非常好的明框断热助w一E中空玻璃幕墙系统，局部位置采用了石材柱以做分隔，以实现宫殿柱梁的建筑元素。玻璃采用了smm+lZAr+8mm半钢化Low一E暖边充氯气中空玻璃，支撑结构为铝框架系统，采用了尼龙66材质间隔条的明框断热技术，防止冷桥的发生，与Low一E暖边充氢气中空玻璃一起，共同实现了保温、隔热、节能的功能。为了配合外幕墙的通风和消防排烟功能的实现，内幕墙同样也设置了开启扇，但采用的是外平开和中悬两种开启形式，并通过限位电子锁来控制开启窗的开启位置，以保证开启窗不与其它装饰组件相干涉。进出风口设置于层间位置，loomm高，相邻布置，并根据空气的流动特点设置通风器、通风格栅、导流板以实现空气循环。通风器的开启扇由电动系统进行控制，并根据季节、雨雪天气等变化实现风口的自动开合。同时，在层间部位还设计有遮阳系统，系统前端为点式连接的IOmm钢化玻璃做为遮挡。遮阳帘采用了铝质叶片，叶片上设有针孔，在全部关闭状态下，依然可以达到30%的透光率。而其电动控制系统，也可以根据光线强弱自动调整叶片的角度，实现升降、转动的联动。双层幕墙技术现已被越来越多的工程所应用，其传热系数最低可达1.25wl(耐•K)。相对古建筑来说，本工程双层幕墙技术的应用，改变了古代建筑“夏天一层窗户纸，冬天一层厚棉被”的隔热御寒劣状，在实现科学、绿色、环保、节能的同时，也实现了诸多建筑功能的自动控制和智能控制。

2.3柔索点式玻璃幕墙技术的应用

对应人口大堂的部位，3一8层为挑空的共享空间，内部进深很大。进行缩放对比，其相当于宫殿的门庭，从形体上，神似又进了一步。但在本工程中，如此大的挑空空间，却见不到巨大的立柱作为支撑，似乎非常不可思议。这也是本工程设计上的一大特色:弱化柱的效果。它的实现，要完全归功于现代柔索技术的创新与发展。柔索技术已经应用于建筑领域多年，以简洁、轻盈、通透为显著特点，且拉索不传递弯矩，增加了外荷载作用变形下的柔顺性，从而使玻璃受力更合理、更安全。而在索结构体系中，单索结构是最为简洁和通透的，本工程就是应用了这种结构体系。该体系采用了横索为主受力索、竖索为稳定索的受力模型，索系为不锈钢材质，横索直径为中40mm，竖索直径为中24mm。其张拉于混凝土结构上，巨大的内应力令整个索网具有强大的稳定性能。面材采用了一omm+2.28SGp+smm钢化夹胶超白玻璃，其连接则采用了四角夹持式无孔驳接件，该夹具不但避免了因玻璃打孔所带来的应力集中性质的破坏，同时，也减小了玻璃变形后自身弯矩所形成的反力作用，大大降低了玻璃的爆裂率。柔索支撑体系非常适合于做为跨度超大、视野通透的空间的支撑结构，其打破了古代建筑中柱子粗大、突显外露的格局，特别是为本工程弱化柱的效果，获得一个纯粹干净的外立面做出了不小的贡献。

2.4铝板幕墙技术在斗拱及梁上的应用

本工程的斗拱及梁设计于9一10层间(图13)。斗拱属于内檐斗拱中的隔架斗拱，与石材柱相对应，而梁则位于斗拱之上，平面以格构形式体现。这是本工程仿古宫殿设计中最为点睛的一笔。除了在体态上实现貌似神合之外，在材料质地的模仿上也达到了神似。另外，它并没有采用樟卯结合的木质结构，而是应用了现代的铝板幕墙技术。斗拱与梁均采用了铝板做为面材，其质轻、强度高，且容易折弯成型，并可通过现代加工工艺和焊接工艺实现任何实体形状。而本工程的梁及斗拱单体形状并不复杂，均为矩形体态，因此实现起来并不困难。而在质地和颜色上，则采用了当今广泛应用的氟碳喷涂工艺，除了保证耐久年限之外，更是发挥了其多质感、多色彩的特性，实现了斗拱及梁的质感、颜色与木质相似。与石材幕墙类似，斗拱及梁的系统结构也由钢结构龙骨体系和面材体系组成。钢结构亦由工字钢和钢管形成整体的钢网格，次结构龙骨由钢管、角钢等钢型材组成，通过焊接和螺接方式与主钢结构进行连接。面材采用了3mm厚的铝单板，相比古代的整体实木大大减轻了重量。其与龙骨的连接，则采用了副框、压板组件的压接结构，不但可实现无序的安装调整和维修拆卸，而且通过浮动连接，也实现了温度作用下的变位伸缩，保证铝板平整性的同时，也防止了铝板的应力破坏。在接缝处理上，也摒弃了过去粘土等容易粉化的勾缝材料，采用了现代高新技术产物—硅酮防水密封胶进行密封。相比古代的做法，全新的铝板干挂幕墙技术也同样大大减小了对建筑地基的承重荷载，减少了材料用量，降低了工程造价。同时，铝板表面处理的多质感、多色彩、多效果特性也完美地实现了建筑师所要达到的仿古效果，这也是铝板幕墙技术越来越多地应用于仿古建筑中的原因所在。

2.5屋顶

屋顶是古代建筑中三大部分中变化最大、最有特色的部分。《周礼•考工记》云:“上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，则吐水疾而溜远”，使屋顶排水流速快而远，是屋顶形成圆和曲线的主要原因之一，如翼轻展的曲线美也随之形成。而随着梁架结构的变化，其又形成了多种多样的屋顶形式。本工程的屋顶形式上则是从孟顶演化而来，如翼轻展，因此，在材料使用上，选择了更为贴近薄翼的玻璃替代传统的琉璃瓦，结合现代的点式玻璃安装技术，实现了古人存于梦想之中的建筑体态。该部位的点式玻璃结构，不同于本工程中双层幕墙的外层幕墙点支撑玻璃结构以及柔索点式玻璃幕墙结构，首先是其支撑体系为钢结构，并不是铝型材或是不锈钢索，且该支撑结构位于玻璃之上，形成与古代宫殿屋顶由瓦脊形成的擦状线条，更加增强了仿古气息;其次是玻璃采用了倒挂方式，位于支撑结构的下方，与常规设计中面材位于支撑体系之外的做法正好相反。同时，玻璃的连接也是采用了点式玻璃结构中常规的有孔驳接方式，利用带有球铰的不锈钢驳接头进行连接，可实现安装时的微量调节(图16)。因为该屋顶的玻璃为倾斜式倒挂安装，出于安全方面的考虑，采用了smm+l.52PvB+8mm透明钢化夹胶玻璃，以防止玻璃破碎后造成对生命和财产的危害。屋顶，是最容易形成屋面积雪和檐口冰溜倒挂的部位(图17)。古代建筑虽然在形态设计上也有这方面的一些考虑，但积雪和屋檐上的冰溜基本上是靠自然融化或人工消除。然而在现代建筑设计中，自动消除积雪和冰溜是必须要考虑的一种建筑功能。在本工程中，该部位就特别设计了融冰雪系统，通过采用电伴热技术，以实现屋面的融雪与融冰(图18)。电伴热所用的元件是电伴热带，通电后可发热。其最大的特点是，成本低廉、防潮防水、体积小巧、便于隐藏、成形方便、容易裁切，且发热可控、耗电量低。其设计在玻璃四周的铝合金护边中，通电后.电伴热带自身的热量会经过铝合金护边传递到玻璃上.从而实现玻璃受热而融化冰雪。但因每块玻璃面积较大，玻璃受热速度不是很快也不是很均匀，故这种设计的实质性作用有以下两个方面:一是玻璃上有积雪时，四边的融雪线会发热，使雪从四边开始逐渐融化，使积雪丧失积存的根基，在雪自身的重力下，会从玻璃表面滑落下去;另一个也是最为重要的作用，是通过加热玻璃的边缘，以防止冰溜倒挂，在保证屋顶一个纯净效果的同时.也避免了倒挂冰溜坠落所带来的危险。

3结语

本文除了上述重点介绍的如石材干挂幕墙、铝板幕墙、动态呼吸式双层幕墙、柔索点式玻璃幕墙、钢结构支撑点支玻璃幕墙等幕墙系统技术应用之外.还介绍了玻璃相关技术、电伴热融冰雪技术、明框断热技术、电动遮阳技术、平开、平推、中悬等各种开启技术、板材表面喷涂技术、硅酮密封胶技术等等，运用技术之多，是以往仿古建筑中极为鲜见的。而在材料选用上，除了采用铝材、碳钢、不锈钢、铝单板、石材等具有质轻、高强、环保特性的材料外，更是选用了通透性更好、更纯净、更安全的超白玻璃，同时，还运用了玻璃的玩w一E、彩釉、夹胶、暖边和充氢气等技术，大幅度提高了建筑的遮阳、节能和安全等方面的性能。国家开发银行工程实践证明，现代更具创新性和先进性的幕墙技术和幕墙材料，不单单可以满足仿古建筑的效果，在适应现行规范、增强建筑功能、简化建造工艺和降低工程成本上，比“复古”更具有巨大的优势。因此，无论是仿古还是复古，都应该大力运用现代的幕墙技术和材料，以现代的创意来抒发仿古的隋怀，以环保的认知来实现占今的融合，以可靠的技术来延伸传统文化的发展。只有这样，我们的仿占工程和复占工作才能具有更为广阔的发展前景。

作者：王志阳单位：沈阳远大铝业工程有限公司