【文章內(nèi)容簡介】 整、通透的外觀，也提高了遮陽效果。與傳統(tǒng)的單層玻璃幕墻相比，雙層幕墻具有集節(jié)能、采光、防水、防風、隔聲和裝飾于一體的優(yōu)點。依據(jù)通道內(nèi)氣體的循環(huán)方式，將雙層幕墻分為內(nèi)通風雙層幕墻、外通風雙層幕墻和開放式雙層幕墻。 內(nèi)循環(huán)通道幕墻內(nèi)循環(huán)通道幕墻的外層是完全封閉的，其空氣循環(huán)過程均在室內(nèi)進行，使得內(nèi)層幕墻的外表面溫度接近室內(nèi)溫度，能夠降低采暖和制冷的能耗（見圖 ）。內(nèi)循環(huán)通道幕墻一般在嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)使用，其外層一般由斷熱型材與中空玻璃等熱工性能優(yōu)良的型材和面板組成，其內(nèi)層一般為單層玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗，以便對通道進行清洗和內(nèi)層14 / 122幕墻的換氣。通風換氣層與吊頂部位設置的暖通系統(tǒng)抽風管相連，形成自下而上的強制性空氣循環(huán)，室內(nèi)空氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風口進入換氣層，使通道內(nèi)的空氣溫度達到或接近室內(nèi)溫度，達到節(jié)能效果。內(nèi)循環(huán)通道幕墻的循環(huán)通道厚度一般為 100~150mm。 圖 內(nèi)循環(huán)通道幕墻 圖 外循環(huán)通道幕墻 外循環(huán)通道幕墻外循環(huán)通道幕墻與“封閉式通道幕墻”相反，其的內(nèi)層玻璃是完全封閉的，外層是單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材組成的保溫隔熱幕墻，室外新風從外層幕墻下部的進風口進入，經(jīng)過熱通道時帶走熱量，而后從幕墻上部的出風口排出（見圖 ）。這種幕墻結構不需要專用機械設備提供動力，完全靠自然通風和煙囪效應實現(xiàn)空氣流動，是目前應用最廣泛的形式。在夏季，打開外層幕墻上的通風口，通過流動的空氣帶走熱量，降低內(nèi)層幕墻的外表面溫度，減少室內(nèi)制冷負荷。在冬季，關閉外層幕墻上的通風口使熱通道形成封閉空間，利用溫室效應減少建筑物的采暖負荷。同時通過對進風口和出風口位置的控制以及對內(nèi)層幕墻結構的設計，達到內(nèi)通道自發(fā)向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的，從而優(yōu)化建筑通風質量。外循環(huán)幕墻的循環(huán)通道厚度宜為在 400mm 到 500mm。 開放式通道幕墻開放式通道幕墻一般在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)使用，寒冷地區(qū)也有使用的。其外層原則上是不能封閉的，一般由單層玻璃和通風百葉組成，其內(nèi)層一般為斷熱型材和中空玻璃等熱工性能優(yōu)良的型材和面板組成，或由實體墻和開啟窗組成，兩層幕墻之間的通風換氣層一般為 100mm~500mm，其主要功能是改變建筑立面效果和室內(nèi)換氣方式。在通道內(nèi)設置可調(diào)控的百葉窗或垂簾，可有效地調(diào)節(jié)日照遮陽，為室內(nèi)創(chuàng)造更加舒適的環(huán)境。 光電幕墻將太陽能轉換模板密封在中空鋼化玻璃中，安全地實現(xiàn)將太陽能轉換為電能的建筑幕墻。除發(fā)電這項主要功能外，光電幕墻還具有隔熱、隔聲、安全、裝飾等功能，特別是太陽能電池發(fā)電不會排放二氧化碳或產(chǎn)生有溫室效應的氣體，是一種清潔能源，與環(huán)境有很好的相容性。但因價格比較昂貴，光電幕墻現(xiàn)主要用于標志性建筑的屋頂和外墻，隨著節(jié)能和環(huán)保的需要，我國正在逐漸接受這種幕墻形式。 單元式與構件式幕墻建筑幕墻按施工安裝方式分為構件式和單元式。 構件式幕墻構件式幕墻指在現(xiàn)場在依次安裝立柱、橫梁和面板的建筑幕墻。構件式幕墻一般為框支承幕墻（見圖 ） 。 單元式幕墻15 / 122單元式幕墻是一種高速度、高質量、高精度的幕墻形式，它將土建施工與外裝施工同時進行，可最大限度的縮短工程周期。單元式幕墻是由金屬構件與玻璃板材和鋁合金板材以單元方式組成的建筑外圍護結構，是工廠加工程度較高的一種類型幕墻（見圖 ） 。單元式幕墻由于采用對插接縫，使幕墻對外界因素的變形適應能力更好；為采用雨幕原理進行構造設計提供了最佳場合，從而為提高整幅幕墻的水密性和氣密性創(chuàng)造了條件。單元式幕墻的立面布置方式更趨靈活，為采用更合理的桿件計算簡圖提供了條件，從而使桿件用料更經(jīng)濟；單元式幕墻由于在工廠組裝，單元組件本身的質量控制比工地優(yōu)越。 圖 構件式幕墻 圖 單元式幕墻 幕墻的發(fā)展 建筑幕墻的歷史建筑幕墻的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個過程： 第一代建筑幕墻（1750 年——1850 年）“建筑幕墻（curtain wall） ”這個概念起源于 16 世紀，當時是用來描述一種厚重的要塞建筑，這些建筑連在一起形成一個防御線用來保護被其包圍的中世紀的村莊。最終，這個詞匯從起到戰(zhàn)場防御功能的建筑要塞逐漸轉變?yōu)橐粋€建筑物外立面或建筑對于外界環(huán)境的“防御線”，形成目前它所包含的意義。在 19 世紀前期，新一輪的建筑革新運動逐漸開始。在此之前，所有的建筑物幾乎都是在現(xiàn)場進行建造、安裝的。19 世紀見證了各種新型的建筑材料在建筑外墻上的應用，鑄鐵、鐵、鋼和玻璃等材料在橋梁、溫室和鐵路車站上的逐漸應用開辟了一個新的空間概念，拱廊變得更寬、外墻變得透明。1830 年，在美國賓夕法尼亞州 Pottsville 城有一個叫 John Haviland 的木匠，首次將鑄鐵板鑲嵌在一棟兩層高的建筑物上，他將鑄鐵鑲嵌板漆染成石頭的顏色，從外觀上看幾乎可以以假亂真。John Haviland 可視為金屬幕墻發(fā)展的鼻祖。而大約在同一時期，以鑄鐵作為建筑物的外表裝飾物，也陸續(xù)在美國圣路易斯及新奧爾良等地出現(xiàn)，這些建筑象征著開始使用鑄鐵作為建筑物外墻裝飾的新紀元，并影響了美國建筑界長達 50年之久。建筑師德斯繆斯伯頓（ Decimus Burton）于 1844——1848 年在英國皇家植物園內(nèi)建筑的名為棕櫚屋（Palm House）的溫室，為玻璃在早期建筑物圍護結構上大面積應用的重要開端之一。在這個溫室建筑中，玻璃被劃分成許多小塊鑲嵌于鑄鐵制成的穹頂支承框架之間，形成了一個通體透明的玻璃宮殿，至今仍為英國皇家植物園內(nèi)最著名的景點之一。 第二代建筑幕墻（1850 年——1940 年）16 / 1221851 年 5 月 1 日，第一屆世界博覽會在英國倫敦的海德公園順利開幕，其主展館為英國園藝設計師約瑟夫 帕克斯頓（Joseph Paxton）模仿植物王蓮葉脈的結構，創(chuàng)意設計的一座以鋼鐵和玻璃為主要元素的“水晶宮”（Crystal Palace） 。整個建筑物由鋼架支撐，屋頂、墻面等部分采用大塊玻璃組裝而成。 “水晶宮”的成功不僅成就了世博會也奠定了近現(xiàn)代功能主義建筑的雛形。1854 年， “水晶宮”遷至英國錫德漢姆，用于舉辦美術展覽、音樂會等，并于 1936 年毀于大火之中。1890 年，Daniel Burnham 和 John Wellborn Root 設計的 Reliance 大樓采用了大面積玻璃面板和陶土色的瓷磚作為其外立面裝飾材料，大樓高 15 層，于 1894 年竣工，該大樓預示了 20 世紀將是高層建筑采用玻璃幕墻的一個重要時代。1917 年，在美國舊金山市由 Willis Polk 設計的一棟 6 層的建筑物哈里德大廈（Hallidie） ，其外立面采用金屬與玻璃的組合，大多數(shù)美國建筑史學者認為其為美國近代建筑幕墻史上第一棟玻璃幕墻建筑。該建筑迄今仍在使用，并成為舊金山市具有重要歷史價值的建筑地標之一。20 世紀 20——30 年代，隨著建筑材料和建筑科學技術的不斷發(fā)展，特別是 19 世紀末葉以來出現(xiàn)的新材料、新技術得到完善充實并逐步推廣應用，形成了 20 世紀一種最重要的建筑思潮和流派，即后來所謂的“現(xiàn)代主義建筑” ?，F(xiàn)代建筑強調(diào)建筑隨時代發(fā)展而變化，要求建筑體現(xiàn)時代精神，同工業(yè)時代的條件和特點相適應，強調(diào)建筑師要研究和解決建筑的實用功能需求和經(jīng)濟問題，主張采用新材料、新結構，促進建筑革新，在建筑設計中運用和發(fā)揮新材料、新結構的特性。這時期出現(xiàn)了三位現(xiàn)代主義大師——沃爾特格羅皮烏斯（Walter Gropius，1883——1969 年） ，勒 柯布西耶（Le Corbusier，1887——1965 年）和密斯 凡德 羅（Mies van der Rohe，1886——1969 年） 。其中沃爾特 格羅皮烏斯著名的代表作品是包豪斯校舍試驗工廠（Bauhaus，1926 年） ，這座四層廠房的二、三、四層有三面是全玻璃幕墻，玻璃墻面與實墻面形成虛與實，透明與不透明，輕薄與厚重等不同的視覺效果和建筑形象，成為后來多層和高層建筑采用全玻璃幕墻的先聲；薩伏伊別墅（Villa Savoye，1928——1930 年）體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑大師勒柯布西耶所提出的“新建筑 ”的特點，橫向長窗與自由立面使建筑空間表現(xiàn)出更多的自由、變化和豐富；巴塞羅那博覽會德國館（1928——1929 年）則是密斯凡 德羅早期現(xiàn)代主義建筑的一個代表作。自從 1886 年鋁金屬精煉法發(fā)明后，鋁的大量生產(chǎn)及價格下跌，從開始只是用于建筑物飾品的鋁金屬逐漸成為建筑幕墻的主要建筑材料。1929 年紐約知名建筑師 Shreve、Lamb 和 Harmon 率先使用 6000 片鋁板用于帝國大廈，1931 年落成的紐約帝國大廈僅用四方的金屬框架結構便支撐起一座 102 層的摩天大樓，它的出現(xiàn)既得益于建筑設計觀念掙脫了古典裝飾的羈絆，又得益于新的建筑材料被科學地運用。從此，用鋁材料做建筑幕墻的結構設計逐漸風行，經(jīng)過幾十年的發(fā)展并混合各種不同的建筑材料形成了目前現(xiàn)代建筑幕墻的規(guī)模。目前，最為流行的一種幕墻形式——雙層幕墻也在這一時期開始出現(xiàn)并得到發(fā)展。第一棟采用雙層幕墻的建筑是位于德國 Giengen 的 Steiff 工廠，該建筑是由該工廠所有者的兒子 Richard Steiff 設計，并于1903 年建造完成的?？紤]到陽光的需求和寒冷天氣以及強風的影響，Richard Steiff 設計的這座三層建筑采用 T 型截面的焊接鋼結構作為支承框架，在框架上每一支柱固定兩層夾板，玻璃安裝在夾板之間，中間留有 25cm 的空間寬度，而形成一種雙層玻璃幕墻。1904 年和 1908 年又有兩棟相似的雙層幕墻系統(tǒng)相繼建成，但是在其結構中由木材取代了鋼材，這三棟建筑目前還都在使用。1903 年，Otto Wagner 贏得了奧地利維也納的郵政儲蓄銀行大廈的設計權，該建筑從 1904 年到 1912 年分兩個階段建設，在大廳的主要銀行部分采用了雙層天窗，由鋼結構、玻璃和鋁材組合的雙層天窗占了該建筑的五分之三。在 20 世紀20 年代，雙層幕墻得到了較大程度的發(fā)展。在這期間，莫斯科建造了兩棟具有代表性的雙層幕墻建筑，Moisei Ginzburg 設計的 Narkomfin 大樓（1928 年）和 Le Corbusier 設計的 Centrosoyus。一年后，Le Corbusier 于法國巴黎設計了兩棟采用雙層幕墻的建筑物 Cite de Retuge（1929 年）和 Immeuble Clarte（ 1930 年） ，但最終在實際建造中均未采用。在第二次世界大戰(zhàn)之后，世界各國逐漸把應用在軍事上的技術和材料轉移到建筑業(yè)上來，許多有利17 / 122于建筑幕墻發(fā)展的新理論、新材料、新工藝的開發(fā)和利用，使建筑幕墻要求的各項性能指標，如承載力、空氣滲透、雨水滲透、保溫防潮、隔聲防火等有了可靠的材料基礎的技術保證，從而使建筑幕墻獲得了飛速發(fā)展。 第三代建筑幕墻（1950 年——1970 年）自 20 世紀 50 年代之后，現(xiàn)代主義建筑的玻璃幕墻蓬勃發(fā)展，使得玻璃幕墻建筑在 20 世紀中后期一度成為現(xiàn)代主義建筑的代名詞。這一時期，建筑幕墻在高層建筑上的應用是該時期的主題。其實早在 1921 年，密斯凡德羅在一個高層建筑設計競標方案中就向人們首次展示了全新的高層建筑構想：將高層建筑的一切裝裱全部剝?nèi)?，只留下最基本的框架結構，外面覆蓋純凈透明的玻璃幕墻。第一個真正采用全玻璃幕墻的高層建筑是 1952 年 Skidmore，Owings amp。 Merrill 事務所（SOM ）設計的紐約利華大廈（Lever Buildings） ，其外形酷似一個“玻璃盒子 ”，開創(chuàng)全玻璃幕墻的高層建筑先例，首次實現(xiàn)了密斯 20 年代提出的玻璃摩天樓的夢想?！皹嫾侥粔Α保⊿tick Curtain Wall）系統(tǒng)是這一時期的早期階段較為廣泛采用的幕墻體系，它是把建筑幕墻構件在工地現(xiàn)場進行組合，首先安裝上錨固系統(tǒng)，其次是立柱、橫梁，加上窗間板后再安裝橫梁，最后安裝玻璃面板及進行密封和內(nèi)部裝飾。采用此施工方法的好處是材料節(jié)省、搬運費用低廉、材料構件尺寸較具彈性，缺點是工地的施工時間長、費用高且質量也不容易控制，但在總成本上算起來比較便宜，因此該幕墻系統(tǒng)還是被廣泛采用，這種幕墻系統(tǒng)在設計上要嚴格計算和考慮伸縮縫的位置和樓層間的側向位移。目前，我國常用的明框幕墻、隱框幕墻和半隱框幕墻以及全玻璃幕墻都屬于構件式幕墻系統(tǒng)?！扒栋迨侥粔Α保╬anelized curtain wall）系統(tǒng)也是這一時期出現(xiàn)的新型幕墻系統(tǒng)。它是將幕墻板塊整體固定在建筑物的主體結構上，這種幕墻具有輕薄的、連續(xù)的外層結構，但是承受水平荷載的能力較差，往往采用凹槽或波浪軋制的板面，板面也可沖壓成具有三維剛度的凹凸形狀，增加其承受水平荷載的能力。如果板面跨度較大也可在板內(nèi)側增設附框，將其固定在建筑物主體結構上，在特殊情況下，混凝土嵌板也可配置鋼筋，以提高其抗彎能力。整層高度的嵌板幕墻多采用垂直跨接，精度計算困難，一般采用帶有附框的金屬板、混凝土預制板、石材等嵌板構造體系。嵌板式幕墻系統(tǒng)是后來單元式幕墻系統(tǒng)的早期雛形，不同之處在于單元式幕墻系統(tǒng)是由許多幕墻構件組合而成，而嵌板式幕墻系統(tǒng)則是指預制混凝土或金屬沖壓而成的單元系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用于外墻簡單并可大量復制外墻造型，大部分用于工業(yè)廠房或辦公室。這一時期，國外高層建筑采用幕墻結構的迅速增多，世界范圍內(nèi)建造了許多經(jīng)典的采用構件式幕墻系統(tǒng)的高層建筑，如：1952 年美國賓夕法尼亞州匹茲堡市建成的阿爾考大廈（Alcoa Building） ，它是早期單元式幕墻的代表作；19