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    浅析穿孔铝板在建筑外表皮中的应用研究——以中朵远大综合办公楼为例

    来源:http://kushang66.com??发布时间:2019-11-27 09:03??浏览量:返回列表

    前言

    在西方古代建筑中, 由于结构和材料的限制, 外表皮除了围护功能还有承重作用, 并不存在表皮一说。20世纪初, 柯布西耶新建筑五点的提出, 将空间和功能作为了建筑最重要的元素, 随着结构技术的发展, 外围护结构脱离了结构承重的作用, 正式形成表皮为建筑体量服务;后现代主义思潮的核心人物文丘里对现代建筑提出挑战, 强调建筑的复杂性和矛盾性, 指出建筑的丰富性, 不仅仅有功能和技术等实用价值, 还要有艺术及历史价值, 外立面表皮成为传递这种信息的载体;进入了21世纪后, 由于经济的快速发展和繁荣, 建筑创作呈现多元化的局面, 由于能源危机等多种因素双重表皮开始登上历史舞台。

    双重表皮的出现不仅是能源危机和可持续发展引起的, 更是众多建筑师的不断尝试和新材料、新技术的发展的结果。

    1 国际上的范例

    笔者从视觉整体感及传统材料的运用上分析瑞士的赫尔佐格和德梅隆的德扬博物馆, 从建筑光环境方面分析法国的让努维尔在阿拉伯世界文化中心, 从双重表皮的细部构造方式方面分析哥本哈根Rambol总部 (1) 。

    (1) 赫尔佐格和德梅隆设计的旧金山德扬博物馆新馆 (见图1) 采用双层表皮的做法依然精妙于传统材料的非常规做法。在德扬博物馆新馆的外表皮中, 赫尔佐格将铜板穿孔形成有规律的洞孔。整个建筑被穿孔铜板包裹着, 光和影随着太阳的角度不断变化, 建筑在某时和特定角度是实体的铜皮包裹的体量, 同样的角度不一样的时间, 建筑感觉像被网状物完全覆盖, 建筑实体变得通透。建筑主体高度变化平缓, 标高几乎统一, 形体的突变在主体的两侧, 一边是塔楼, 一边是悬挑的巨大雨棚, 在统一材料外表皮的包裹下, 整个建筑融为一体。

    (2) 让·努维尔设计的阿拉伯世界文化中心 (见图2) , 也使用了双层表皮, 内表皮是普通的玻璃, 外表皮的装饰符号近似相机光圈。这种符号的语言并不是像传统建筑那样表现在立面, 对于这个特定的建筑它更像在文脉中生长且代表所处的地点和时代。让·努维尔说:“光是实体、是材料、是一个基本的材料, 一旦你理解了光是如何地丰富多变, 你的建筑语汇就会立刻变得不同。建筑的形态也会随着光的变化而随时改变。” (2) 围合建筑空间的是几种不同的幕墙:面向塞纳河的北侧是玻璃幕墙, 反射着巴黎的街景;面向广场的南侧是具有可调节功能的金属幕墙, 类似伊斯兰教的Musharabi窗;让·努维尔说:“使用光的感染力是我的建筑中最基本的东西, 光使一个暂时的建筑变得可能了, 不是因为展示的结构, 而是因为建筑的形态不仅仅在白天发生变化, 也通过室内的灯光发生变化。” (3) 外表皮的设置使得室内光线及阴影有了丰富的变化, 空间的层次感也因双重表皮的叠合更加分明。

    图1 德扬博物馆

    图1 德扬博物馆   下载原图

     

    (3) DISSING+WEITLING建筑师事务所设计的Rambol公司总部 (图片3) 希望采用整体分析的方式有力地彰显出其组织的透明化和可靠性, 满足企业发展愿景:创新意识、合作精神与知识共享。设计的灵感源自对巴萨罗那著名的兰布拉大街的参考, 中庭通过交错的石板和阳台在水平和垂直方向贯穿了整个建筑, 一个宽敞的开放式楼梯自然地将半公共空间和会议室及中央空间和顶层衔接在一起, 形成了一个整体且丰富的空间;在建筑的外表皮利用5000平方米无缝衔接的双层玻璃令建筑分外通透和精致, 内外表皮间形成了1米左右的空腔, 腔体的通风开口位于腔体的上下部, 夏季利用“烟囱效应”利用电动开窗设备打开上部开口, 同时利用腔体的热空气上升形成负压, 为办公空间提供通风降温;冬季利用吸收太阳辐射形成“温室效应”, 腔体形成一个封闭的保温缓冲层并关闭上部开口, 为办公空间提供有温度的新鲜空气, 降低采暖能耗。再通过优化采光方案、区域采暖及地下水冷却方式降低能耗相辅助, 使建筑能耗减少85%。

    图2 阿拉伯世界文化中心

    图2 阿拉伯世界文化中心   下载原图

     

    图3 Ramboll总部

    图3 Ramboll总部   下载原图

     

    图6 清水混凝土外挂穿孔铝板示意图上

    图6 清水混凝土外挂穿孔铝板示意图上   下载原图

     

    2 办公楼项目概况

    笔者于2017年5月在内蒙古工大设计院实习时参与了和林装配式厂房办公楼建筑设计项目。项目选址位于内蒙古和林格尔县西, 距离呼和浩特市区约44公里, 交通便利, 周边发展空间充裕。项目建设用地84735m2, 总建筑面积49308m2, 厂房40000m2, 办公楼面积8400m2, 两者紧邻而建。为了表达作为一个装配式构件生产企业混凝土生产的品质及能力, 办公楼决定采用清水混凝土作为室内外立面的完成材质。为了满足该项目的展示、参观、办公、会议、培训、接待等功能, 项目需要与厂房毗邻建设。功能的复杂性导致各种流线众多, 由于装配式pc构件的生产对于内蒙古这个市场大家都还不了解, 办公楼前期最重要的流线就是大众参观流线, 参观人员从停车场开始出发经过室外坡道的引导进入建筑入口大厅, 然后进入入口附近的演播展示厅观看企业介绍及产品生产流程的多媒体展示, 最后从大厅的坡道开始逐个经过企业介绍、工艺品展示、全息投影等展览项目, 由下坡道进入厂房参观成品及生产流线并回到入口大厅结束;如有合作意向或者其他需求的移步会议室, 从而形成一个集产品介绍、工艺展示、集中办公会议等全新定义的办公空间。

    3 外立面处理方法的设计研究

    3.1 外表皮视觉整体感

    建筑形体组合与外立面协调是建筑设计中的重要环节。本案中厂房的长为240m, 宽170m, 高15.4m, 是一个超长且确定的建筑形体, 由于场地的限制及办公楼展览的功能要和厂房毗邻建设, 办公楼的位置确定在厂房的东侧。办公楼外立面材质清水混凝土, 色彩为灰色;厂房立面材质是灰白色彩钢板, 质感和色彩都不协调。如何使两个建筑的外立面和谐共存, 使办公楼不至于显得特别突兀抑或是厂房显得比较平淡。

    图4 外挂穿孔铝板效果图

    图4 外挂穿孔铝板效果图   下载原图

     

    最简单的办法要使两个建筑立面和谐就是使用同一种材质, 给厂房外挂混凝土石板或者给办公楼外挂灰白色钢板。对比了两种方案的效果, 第一种给厂房外挂混凝土石板, 使整个建筑显得灰暗且笨重, 而且混凝土板自重较大, 外挂到巨大体量的厂房上对其荷载影响较大且造价高昂;第二种方案就是给办公楼外部包裹和厂房材质一样的外表皮, 但材质过于单薄, 略显廉价, 无法满足对外接待和宣传的功能。

    筛选了多种材料后, 浅白色的穿孔铝板是更好的选择, 造价更低、自重更小、质感更好, 厂房和办公楼立面均适用。在厂房采用高度较小的穿孔铝板, 办公楼采用高度较大尺寸的铝板, 外挂以后办公楼和厂房的高度和层数被模糊化, 尺度的差异也被消解, 与高大的厂房的尺度更加融洽, 立面也更加和谐 (见图4) 。

    3.2 外表皮对建筑光环境的影响

    穿孔外表皮给人的视觉体验就是变化莫测的光影效果。光影总是同时出现, 光影对于建筑空间感的塑造有着重要的作用, 同时建筑师通过光的变化来表达建筑空间性格以及为使用者提供更丰富、舒适的光环境体验感。

    穿孔铝板外表皮规律的孔隙使未被遮挡的光线投入室内, 和未被穿孔的铝板产生的影融合起来产生碎片化的光影效果, 给参观使用者带来丰富且特殊的体验。穿孔铝板主要覆盖的是办公楼的东立面, 东侧布置的主要是公共空间, 有大厅、大会议室、公共卫生间等照度要求不高但需要均匀或特殊光照要求的空间, 在二层办公部分在外表皮开口, 让阳光进入室内;公共空间部分阳光透过均匀开孔的铝板, 随着太阳角度的改变, 公共空间内的光影变化丰富, 为公共空间增加了许多趣味性 (见图5) 。

    3.3 外表皮细部构造方式

    本案使用金属穿孔板作为建筑外表皮, 由于本案穿孔铝板厚度较薄, 结构强度弱, 另一个原因是本案铝板的孔隙率较小, 导致铝板的风阻特别大, 依靠材料本身的强度难以直接连接在主体剪力墙上, 故需设置龙骨。龙骨依据铝板的分缝布置, 尽量减少龙骨对于孔隙产生遮挡, 影响其视觉效果;然后龙骨通过和主体结构预埋的埋件相连接, 达到固定铝板的目的。

    图5 建筑光环境效果图

    图5 建筑光环境效果图   下载原图

     

    由于厂房的结构形式是钢结构, 预留钢埋件较为容易;但办公楼的结构形式是清水混凝土剪力墙结构, 预留埋件密集, 稍有不慎容易破坏清水混凝土外表面拆模效果。参考上海保利剧院, 准备采用末端精确预埋技术, 去解决预埋定位的准确性、安装密闭性及稳固性, 确保成型后线条流畅、美观, 无失水、漏浆的现象发生 (见图6) 。

    结语

    建筑双重表皮的出现不仅是能源危机和可持续发展引起的, 更是众多建筑师不断尝试和新材料、新技术发展的结果。在中朵远大办公楼的项目中尝试这种双重表皮的做法, 从立面视觉整体感、建筑光环境、细部构造方式仔细推敲和研究, 确保做到建筑整体与环境融合, 室内光环境有独特的层次感及运用恰当合理的构造措施来实现我们所想要达到的效果。

    图片来源:

    图1、图2:世界建筑, 2006, 06

    图3:http://www.dw.dk/rambl-hq

    图4、图5、图6:作者自绘


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