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摘要：中國(guó)幕墻技術(shù)經(jīng)過(guò) 40 多年，特別是30多年的快速發(fā)展， 由初期僅憑直接經(jīng)驗(yàn)和模仿設(shè)計(jì)階段躍升為結(jié)構(gòu)計(jì)算理論化、構(gòu)造系統(tǒng)化和規(guī)范化的發(fā)展新階段 。幕墻作為現(xiàn)代建筑重要的部件，將逐漸成為建筑的真正的多功能表皮，甚至低碳產(chǎn)能皮膚。30年來(lái)，不管在材料應(yīng)用創(chuàng)新、施工工藝改進(jìn)、構(gòu)造裝配化、功能集成創(chuàng)新、視覺(jué)肌理多樣化、系統(tǒng)性提高熱工性能還是智能化控制，一直在實(shí)踐中多樣化創(chuàng)新，點(diǎn)滴中展現(xiàn)出進(jìn)步。通過(guò)回顧分析幕墻技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展軌跡，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)提出不足，探索設(shè)計(jì)安全、經(jīng)濟(jì)、舒適和創(chuàng)新的幕墻道路，展望建筑幕墻未來(lái)創(chuàng)新與發(fā)展。
關(guān)鍵詞：幕墻技術(shù)；幕墻技術(shù)創(chuàng)新；幕墻發(fā)展趨勢(shì)
1、前言
我國(guó)建筑幕墻工業(yè)規(guī)模逾5000億 , 已為實(shí)現(xiàn)建筑個(gè)性化表達(dá)外形及實(shí)現(xiàn)功能方面 , 創(chuàng)造了不可替代的價(jià)值 。國(guó)內(nèi)建筑幕墻從1984 年長(zhǎng)城飯店工程中應(yīng)用以來(lái)有近 40 年的發(fā)展歷程 , 目前已步入廣泛應(yīng)用新技術(shù)、 新材料、新工藝的智能信息化、綠色環(huán)保化、工廠裝配化等全方位發(fā)展階段 [1]。而數(shù)字化、智能化和節(jié)能技術(shù)為幕墻新的多樣化創(chuàng)新提供了強(qiáng)有力的工具 , 造型及其功能的多樣性越來(lái)越符合現(xiàn)代人的 需求。而且幕墻作為建筑子系統(tǒng) ,在滿足建筑量身定制設(shè)計(jì)的過(guò)程中“個(gè)性化”既是必然也是業(yè)主追求商業(yè)價(jià)值、建筑師表達(dá)個(gè)人造詣和社會(huì)評(píng)價(jià)的必然結(jié)果[2] 。在行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中 ,幕墻的“ 風(fēng)格”不斷演化 , 圍繞安全性、舒適性、美觀性和經(jīng)濟(jì)性而持續(xù)改進(jìn) ,通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新，滿足該需求。這恰恰表明建筑幕墻與人的社會(huì)性緊密聯(lián)系在一起 。
2、幕墻技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力分析
幕墻技術(shù)創(chuàng)新，起初主要圍繞如何實(shí)現(xiàn)安全和簡(jiǎn)潔構(gòu)造而展開(kāi)的，所以重點(diǎn)放在構(gòu)造和制造安裝工藝方面[3]。如哈爾濱森融大廈隱框玻璃幕墻，通過(guò)設(shè)計(jì)定距壓緊、定位安裝方式，保證玻璃平整度高而且安裝高效。最近15年來(lái)，節(jié)能綠色化、裝配化工藝、智能化和個(gè)性化設(shè)計(jì)成為幕墻創(chuàng)新的主要需求。圖1總結(jié)了幕墻技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的核心動(dòng)力，其中節(jié)能低碳要求是全局性的，國(guó)家和各地區(qū)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在逐年持續(xù)提高的過(guò)程中。而單元幕墻作為裝配化幕墻的代表性品種，代表了工廠化程度高、原始性能保持時(shí)間長(zhǎng)和高品質(zhì)幕墻，在當(dāng)下制造和安裝勞務(wù)成本快速升高的背景下，符合幕墻實(shí)施工藝演變方向。通過(guò)采用單元幕墻形式，降低其綜合成本成為可能。智能化是提高舒適互動(dòng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)性技術(shù)領(lǐng)域，也是更高層級(jí)上實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的必要條件，通過(guò)優(yōu)化對(duì)太陽(yáng)能（詞條“太陽(yáng)能”由行業(yè)大百科提供）量透過(guò)率、可見(jiàn)光（詞條“可見(jiàn)光”由行業(yè)大百科提供）環(huán)境和通風(fēng)等功能，可以達(dá)到綜合節(jié)能和提高使用者舒適度的目的。數(shù)字化設(shè)計(jì)和過(guò)程管理，對(duì)提高幕墻完成度和降低時(shí)間成本方面，具有決定性的影響。對(duì)此BIM和AI將發(fā)揮重要作用。
建筑設(shè)計(jì)的基本原則和方針要求一直在微妙地演變中。在文化大革命前，“黨的建筑方針”是：適用、經(jīng)濟(jì)、在可能的條件下注意美觀。改革開(kāi)放以來(lái)，重新強(qiáng)調(diào)適用、經(jīng)濟(jì)和美觀原則。但市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一批怪異建筑和表皮，人們以評(píng)丑陋建筑活動(dòng)，表達(dá)對(duì)怪異建筑的反感之情。順應(yīng)該社會(huì)思潮，2016年國(guó)務(wù)院文件《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》中提出：適用、經(jīng)濟(jì)、綠色和美觀，重申了建筑設(shè)計(jì)中美觀的重要性，并增加了綠色低碳的要求。這些承載社會(huì)責(zé)任的建筑設(shè)計(jì)理念，無(wú)疑對(duì)建筑表皮的發(fā)展走勢(shì)產(chǎn)生積極的影響。
3、幕墻技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展歷程
從建筑發(fā)展視角來(lái)看 , 某種幕墻風(fēng)格盛行 一段時(shí)間后將產(chǎn)生內(nèi)在的轉(zhuǎn)向需求 。 因此可通過(guò)改變?cè)煨汀⒔Y(jié)構(gòu)體系或材料工藝 , 來(lái)滿足人們喜新厭舊的審美定位要求 ,但唯獨(dú)不變的是對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)、舒適和美觀的需求[4] 。 30年來(lái)國(guó)內(nèi)幕墻，為了滿足該要求，建筑表皮始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，在構(gòu)造創(chuàng)新、施工工藝創(chuàng)新、材料及其應(yīng)用創(chuàng)新、功能集成創(chuàng)新和視覺(jué)肌理創(chuàng)新方面，展現(xiàn)出對(duì)多樣化建筑創(chuàng)意做出積極響應(yīng)。同時(shí)開(kāi)發(fā)出多樣化幕墻體系(如圖2)，滿足建筑設(shè)計(jì)多樣化要求。
3.1 構(gòu)造裝配化以及單元式幕墻：94年之前幕墻外觀形式為明框居多，森融大廈為標(biāo)志，大量的項(xiàng)目采用隱框或半隱框形式玻璃幕墻。JGJ102-96出臺(tái)之前，國(guó)內(nèi)幕墻構(gòu)造以框架式幕墻為主，少量的項(xiàng)目采用單元幕墻體系。而且一般由境外幕墻企業(yè)完成，如以北京長(zhǎng)城飯店為例，單元板塊在比利時(shí)組裝后，運(yùn)到北京安裝。北京中紡大廈是由國(guó)內(nèi)幕墻企業(yè)設(shè)計(jì)安裝的早期單元式幕墻示范項(xiàng)目之一，采用了豎鎖式單元幕墻形式。
3.2 創(chuàng)新材料應(yīng)用造就了多樣化建筑幕墻
建筑師的創(chuàng)意推動(dòng)著建筑幕墻技術(shù)的不斷發(fā)展，也帶動(dòng)了相關(guān)材料的進(jìn)步。而新材料的涌現(xiàn)，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了幕墻技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。日本知名建筑師隈研吾在《隈研吾的材料研究室》的開(kāi)篇就提到“遇到新的材料，新的時(shí)代就開(kāi)始了”。從列入國(guó)家建筑材料工業(yè)“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃的幕墻材料（詞條“幕墻材料”由行業(yè)大百科提供）也可以看出，各種新型材料，如結(jié)構(gòu)粘接材料、高強(qiáng)度線性金屬材料、高性能低輻射Low-E節(jié)能玻璃和多樣化的裝飾面板材料的發(fā)展得到各方重視。在人造板材方面，今天已發(fā)展出瓷板、陶板、玻璃纖維增強(qiáng)水泥GRC板、超高性能混凝土（詞條“混凝土”由行業(yè)大百科提供）UHPC板、強(qiáng)化玻纖高聚合熱壓復(fù)合GRP板、燒結(jié)致密陶瓷巖板、擠出混凝土板ECP等材料和其復(fù)合應(yīng)用材料。個(gè)性化異形表皮的興起，為GRC板和UHPC板提供了應(yīng)用場(chǎng)景。GRC板通常采用“噴射入模具”工藝，制造靈活，但品質(zhì)穩(wěn)定性有待提高。GRC輕質(zhì)構(gòu)件通過(guò)選用高品質(zhì)原料、提高模具精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）、保障7天以上的初期養(yǎng)護(hù)時(shí)間、表面防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）處理、排水路徑優(yōu)化等措施，正在系統(tǒng)性解決開(kāi)裂、掉角和排水孔周圍發(fā)霉發(fā)黑等材料頑疾。UHPC強(qiáng)度比GRC高3倍之多，吸水率也只有GRC的1/5甚至更低，并且具有輕質(zhì)、超高強(qiáng)、可造型的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)裝飾一體化領(lǐng)域備受建筑師和業(yè)主的青睞。而且只有裝飾而沒(méi)有結(jié)構(gòu)需求的領(lǐng)域，高性能混凝土HPC材料，再結(jié)合多樣化纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行復(fù)合，正在拓展其應(yīng)用范圍。
在大工業(yè)化玻璃技術(shù)支撐下，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面，玻璃改變了建筑。各類高性能玻璃，如多銀Low-E膜節(jié)能玻璃、絲網(wǎng)印刷玻璃、數(shù)碼打印圖案玻璃、調(diào)光玻璃和光伏發(fā)電玻璃等高性能玻璃產(chǎn)品以及對(duì)其組合應(yīng)用，在滿足節(jié)能指標(biāo)要求的同時(shí)，極大地豐富了建筑個(gè)性化表達(dá)。目前雙中空與多銀LOW-E多層膜結(jié)合運(yùn)用，能夠有效地對(duì)玻璃熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射進(jìn)行控制，將在節(jié)能低碳幕墻領(lǐng)域創(chuàng)造巨大價(jià)值。圖4給出典型配置玻璃傳熱系數(shù)K值和遮陽(yáng)系數(shù)Sc值，與帶有不同長(zhǎng)度斷橋的金屬邊框結(jié)合運(yùn)用，可以滿足不同節(jié)能等級(jí)的建筑幕墻需求。
在多彩金屬面板方面，早期常用材料主要有鋁單板、鋁復(fù)合板和鋁蜂窩板等，后期增加了不銹鋼板、搪瓷板、銅板、鈦鋅板（詞條“鈦鋅板”由行業(yè)大百科提供）和種類繁多的仿石、仿木的金屬板系列產(chǎn)品。目前聚氨酯（詞條“聚氨酯”由行業(yè)大百科提供）系列材料，在提升門窗和幕墻節(jié)能性能方面，表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，如果很好地解決其局部連接強(qiáng)度、多向異性、擠出精度、表面處理（詞條“表面處理”由行業(yè)大百科提供）和回收方面的短板，或適應(yīng)性應(yīng)用好，將在節(jié)能門窗幕墻領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
3.3 功能集成創(chuàng)新：通風(fēng)器（詞條“通風(fēng)器”由行業(yè)大百科提供）、LED及媒體幕墻、BIPV幕墻、智能控制和響應(yīng)幕墻
通風(fēng)器和LED集成幕墻：集成創(chuàng)新是幕墻創(chuàng)新的普遍形式，而通過(guò)集成隱蔽式通風(fēng)器和見(jiàn)光不見(jiàn)燈的LED集成設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)與建筑幕墻與通風(fēng)和照明功能高度集成。通風(fēng)器是幕墻通風(fēng)的一種常用形式，因?yàn)椴捎?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>通風(fēng)窗，無(wú)論采用何種開(kāi)啟方式，對(duì)立面都會(huì)帶來(lái)不同程度的破壞。為了解決該矛盾，建筑幕墻個(gè)性化肌理與通風(fēng)器和隱蔽式LED燈帶結(jié)合設(shè)計(jì)幕墻應(yīng)運(yùn)而生(如圖5項(xiàng)目)，通風(fēng)器往往可與表皮肌理結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)。
BIPV幕墻：長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門高度重視光伏發(fā)電與建筑一體化融合，推動(dòng)了光伏技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的適應(yīng)性發(fā)展。特別是2022年4月實(shí)施《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》(GB 55015-2021)后，各地區(qū)配套出臺(tái)了量化應(yīng)用光伏一體化BIPV系統(tǒng)的具體措施和要求。盡管政策上鼓勵(lì)應(yīng)用BIPV幕墻，受多方面要素的影響，當(dāng)前BIPV應(yīng)用與“安裝型”太陽(yáng)能光伏建筑(Building attached photovoltaic，BAPV)應(yīng)用相比，具有綜合成本高、立面集成體系的發(fā)電量折減等弱勢(shì)，立面BIPV應(yīng)用積極性不如屋面BAPV應(yīng)用。但建筑立面面積遠(yuǎn)大于屋面，BIPV的集成應(yīng)用于立面上的潛力巨大。隨著國(guó)家和各地針對(duì)BIPV的政策扶持、BIPV評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的完善和BIPV本身技術(shù)裝備的迭代發(fā)展，建筑幕墻被賦予更多的“低碳美學(xué)”綠色屬性，BIPV幕墻將迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期。
智能幕墻--感應(yīng)幕墻：智能幕墻，通過(guò)對(duì)外界天氣參數(shù)變化做出自動(dòng)響應(yīng)，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)、玻璃透光量和通風(fēng)等因素，對(duì)室內(nèi)建筑物理環(huán)境參數(shù)進(jìn)行控制的幕墻系統(tǒng)。智能幕墻的最高境界是，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)以感知、動(dòng)態(tài)反饋控制、算法學(xué)習(xí)迭代等方式來(lái)優(yōu)化控制系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能舒適的目的(如圖6)。智能幕墻，受成本原因，只有少量建筑幕墻中采用。
而感應(yīng)幕墻是指可以根據(jù)使用者存在與所處狀態(tài)，進(jìn)行響應(yīng)的動(dòng)態(tài)幕墻。高級(jí)的感應(yīng)幕墻，可根據(jù)環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的透光度、啟動(dòng)或關(guān)閉通風(fēng)裝置，根據(jù)使用者的狀態(tài)呼吸通風(fēng)甚至生產(chǎn)氧氣，適時(shí)動(dòng)態(tài)提升環(huán)境質(zhì)量。另一種幕墻感應(yīng)形式是類似索契冬奧會(huì)建造的巨大人臉動(dòng)態(tài)幕墻，與游客進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，可以在三維空間中變幻圖像。
3.4 視覺(jué)創(chuàng)意：纖細(xì)幕墻、自由曲面幕墻、個(gè)性化肌理幕墻(自然形態(tài))
為了把握幕墻核心技術(shù)風(fēng)格轉(zhuǎn)變脈絡(luò)，下面選擇一些具有全局性屬性的開(kāi)放式體系、纖細(xì)通透化、自由曲面（詞條“曲面”由行業(yè)大百科提供）和個(gè)性化肌理等幕墻技術(shù)，進(jìn)行針對(duì)性剖析和探討。
3.4.1 實(shí)現(xiàn)通透纖細(xì)幕墻策略
幕墻界追求制造通透幕墻的努力從未停止過(guò)。實(shí)現(xiàn)通透幕墻一般通過(guò)增加幕墻單塊玻璃面積、提高玻璃可見(jiàn)光透過(guò)率、使用更加纖細(xì)的構(gòu)件等措施實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)系統(tǒng)性調(diào)研發(fā)現(xiàn)，深圳和上海等地的玻璃幕墻單塊玻璃面積30年來(lái)普遍增加了4倍以上。以深圳和上海幕墻玻璃為例(如7所示)，單塊玻璃板塊面積從最初的1.8m2到現(xiàn)在的8m2，增長(zhǎng)4倍以上。目前，單塊玻璃的寬度 2.4m很普遍，裙房所用玻璃更是由6米高增加到20米左右(北京城市副中心圖書(shū)館所用玻璃：3m*15m)。可見(jiàn)光透過(guò)率(Visible Light Transmittance, 即VLT)從早期鍍膜玻璃普遍30%左右提高到現(xiàn)在的60%左右，甚至通過(guò)采用高透LOW-E玻璃，可見(jiàn)光光透過(guò)率可以提高到近80%，從而能獲得明亮的涼爽室內(nèi)光環(huán)境。
纖細(xì)構(gòu)件使用方面，更是創(chuàng)新做法層出不窮。替換鋁構(gòu)件為精致鋼、單層索網(wǎng)、加輔助支撐等均為構(gòu)件纖細(xì)化策略。幕墻龍骨從采用鋁合金構(gòu)件到纖細(xì)精致鋼構(gòu)件，再到單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
可通過(guò)索-裝飾框體系獲得纖細(xì)感(如8)，即通過(guò)索外包異形鋁型材進(jìn)行簡(jiǎn)化裝飾或把索放置于玻璃縫隙的做法，獲得纖細(xì)通透感。相信將來(lái)更多的項(xiàng)目采用基于該原理完成的幕墻或其某種變化形態(tài)。
早期吊掛全玻璃幕墻一般采用膠粘夾板工藝，吊裝工藝如圖所示。這種工藝對(duì)施工要求比較高，離散性也較大。而最新發(fā)展的打孔吊掛工藝離散性小得多，這種全玻璃吊掛系統(tǒng)，能保證安全性和壽命的同時(shí)，滿足了施工方便性要求。不過(guò)，建筑設(shè)計(jì)一味地追求超大規(guī)格玻璃，并非理性之舉，即便玻璃吊掛孔中填充高抗壓膠，能均化邊緣應(yīng)力避免應(yīng)力集中，若不能嚴(yán)格按工藝施工，同樣會(huì)失效。
3.4.2 自由曲面幕墻及冷彎技術(shù)
從神經(jīng)美學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，曲面建筑給人動(dòng)感體驗(yàn)和親近感。所以不管經(jīng)典建筑中的弧線元素還是最近“數(shù)字化”為風(fēng)格的流線型異形建筑幕墻，給人帶來(lái)獨(dú)特的建筑審美體驗(yàn),如國(guó)家速滑館[5]。隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)手段和材料工藝的進(jìn)步，如參數(shù)化正向設(shè)計(jì)和低成本的冷彎金屬板或玻璃和人造板技術(shù)，為這一類項(xiàng)目成功落地創(chuàng)造了良好的條件。一般玻璃曲率大于1500倍厚度時(shí)，就適合采用冷彎工藝，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)翹曲值≤L(短邊)/60時(shí)，由于彎鋼化技術(shù)的限制，采用冷彎工藝成形，能有效保證建筑效果，經(jīng)濟(jì)效益高，且技術(shù)簡(jiǎn)單，安全度在可控范圍內(nèi)。例如，俄羅斯圣彼得堡銀行辦公樓玻璃幕墻項(xiàng)目(如圖所示)采用單元板塊整體冷彎工藝，外立面為雙曲面形態(tài)。該項(xiàng)目中把玻璃組裝為平板單元幕墻板塊，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)壓板施壓實(shí)現(xiàn)微弧線曲面幕墻，保持較低的玻璃表面永久附加應(yīng)力。該項(xiàng)目采用AGC的帶遮陽(yáng)膜的三玻兩腔配置，一個(gè)角的翹曲值大約50mm左右。在工廠制作全比例模型，將玻璃通過(guò)壓板使之翹曲70mm左右，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的全方位測(cè)試，驗(yàn)證方案可行，并最終應(yīng)用于該工程。現(xiàn)該工程已完工并投入使用了幾年的時(shí)間，暫無(wú)發(fā)生玻璃在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下破碎等現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)采用單中空冷彎玻璃的案例較多，但尚無(wú)大型冷彎雙中空玻璃的案例。
為了進(jìn)一步分析冷彎玻璃固定應(yīng)力分布，本課題組通過(guò)有限元方法（詞條“有限元方法”由行業(yè)大百科提供）分別對(duì)單點(diǎn)固定和多點(diǎn)固定玻璃幕墻進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明，選擇8mm單片玻璃，40mm位移荷載時(shí)單點(diǎn)固定和多點(diǎn)固定應(yīng)力值分別為5.02MPa和6.29MPa，單點(diǎn)固定應(yīng)力值為多點(diǎn)固定時(shí)的80%，如圖所示。
3.4.3 肌理幕墻：滿足個(gè)性化體驗(yàn)和韻律美
隨著人們追求建筑新穎個(gè)性化表皮、數(shù)字化幕墻設(shè)計(jì)和建造技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的建筑采用既具備抽象化肌理美感，又承載文化元素和光伏一體化等功能集成的幕墻形式-肌理幕墻[6]。這種幕墻相對(duì)于具有矩形平滑表面幕墻，引入更多折皺和斜線方式[7]。
肌理幕墻可以通過(guò)多層集成或單層褶皺實(shí)現(xiàn)某個(gè)性化圖案，前期可通過(guò)BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)更好展示出個(gè)性化體驗(yàn)和韻律美。一般來(lái)說(shuō)，可采用如下設(shè)計(jì)手法實(shí)現(xiàn)：
采用單層肌理幕墻(見(jiàn)圖)，其設(shè)計(jì)和制造難度較大，實(shí)現(xiàn)精致面臨較多挑戰(zhàn)，其核心技術(shù)是：(1)斷框工藝，通過(guò)插芯實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折傳力作為基礎(chǔ);(2)玻璃角度，通過(guò)組合附框，加以調(diào)節(jié);(3)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)視覺(jué)舒適、協(xié)調(diào)，包含式設(shè)計(jì)。
采用多層如雙層幕墻(見(jiàn)圖)，通過(guò)外層構(gòu)件表達(dá)肌理圖案。由于該策略采用多層幕墻體系，其材料和施工成本略高，但技術(shù)難度不大。其技術(shù)原則為：(1)外層材料形成立面肌理圖案;(2)內(nèi)層幕墻防水隔熱保溫;(3)內(nèi)外層之間設(shè)置緩沖區(qū)，設(shè)置外遮陽(yáng)簾;(4)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、遮陽(yáng)、綠建節(jié)能。
4、數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用及展望：
幕墻數(shù)字化發(fā)端于BIM應(yīng)用。BIM數(shù)字化平臺(tái)在幕墻全信息設(shè)計(jì)、CAM制造和可視化全生命周期管理過(guò)程發(fā)揮重要作用[ 8 ]。而人工智能將為幕墻發(fā)展注入變革動(dòng)力，將在建筑表皮效果和幕墻構(gòu)造自動(dòng)生成、既有建筑缺陷檢測(cè)、項(xiàng)目可視化實(shí)施管理以及智慧化控制運(yùn)行等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。建筑及表皮應(yīng)用AI賦能目前主要包括以下4大領(lǐng)域：1)基于大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，輔助設(shè)計(jì)泛建筑系統(tǒng)，并基于VR高效決策表皮設(shè)計(jì)方案;2)機(jī)器人與真人協(xié)同智能化制造;3)基于實(shí)景實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)可視化全過(guò)程管理(整合硬件和軟件);4)助力建成后的智慧控制運(yùn)行，并基于大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)，不斷優(yōu)化運(yùn)行算法，改善運(yùn)行效果等。
基于大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計(jì)尚處于起步階段。目前借用BIM正向設(shè)計(jì)技術(shù)，建立全信息模型，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物測(cè)量進(jìn)行逆向修正建模，完成數(shù)字化應(yīng)用。將來(lái)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔肁I生成模型，再通過(guò)與構(gòu)件基元庫(kù)建立連接，建立高效的幕墻設(shè)計(jì)體系。機(jī)器人與真人協(xié)同智能制造領(lǐng)域?qū)儆贏I技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn)，隨著人工成本的快速提高，工廠化人機(jī)協(xié)同以及施工機(jī)械化和智能化是大勢(shì)所趨，該領(lǐng)域智能化制造有很大的升級(jí)空間(圖14)。
5、總結(jié)
國(guó)內(nèi)建筑幕墻經(jīng)歷30多年的快速創(chuàng)新與發(fā)展，已建立起了完備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系、多樣化材料應(yīng)用體系和構(gòu)造體系，并通過(guò)巨量幕墻工程實(shí)踐，積累了豐富的創(chuàng)新和落地實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，為接下來(lái)的高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，也存在不成熟材料、工藝和技術(shù)投放市場(chǎng)后，出現(xiàn)短壽命幕墻時(shí)有發(fā)生，影響了創(chuàng)新價(jià)值。
當(dāng)下“創(chuàng)新系統(tǒng)化、設(shè)計(jì)參數(shù)化、管理實(shí)物-虛擬同步化、現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械化”是提高幕墻品質(zhì)的有效手段，需要認(rèn)真對(duì)待每個(gè)項(xiàng)目所用新材料、新技術(shù)和新工藝，完成必要的試驗(yàn)以降低實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，提高建筑幕墻完成度。
1、幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算技術(shù)，因采用有限元等先進(jìn)計(jì)算方法，為幕墻設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)物盡其用提供了可能，值得進(jìn)一步完善具體計(jì)算方法，做到設(shè)計(jì)既可靠又經(jīng)濟(jì);(如大跨構(gòu)件穩(wěn)定性計(jì)算)
2、建筑表皮和幕墻個(gè)性化是建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)意必然，但只有對(duì)幕墻安全、功能、與人互動(dòng)、經(jīng)濟(jì)性和美觀性進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估，才能有效平衡幕墻制造成本與性能;
3、應(yīng)該多研究幕墻相關(guān)規(guī)范的精神，掌握制定規(guī)范條文邏輯和原理，才能活用規(guī)范條文本身，完成好高品質(zhì)創(chuàng)新幕墻產(chǎn)品。規(guī)范是成熟經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，掌握其原理，避免落入教條，敢于創(chuàng)新才有出路;
4、試驗(yàn)是確實(shí)性之母，創(chuàng)新可落地的基礎(chǔ)，應(yīng)給予重視;
5、建筑系統(tǒng)的低碳綠色設(shè)計(jì)需求下，幕墻所用大工業(yè)化節(jié)能材料將發(fā)揮更重要作用;
6、幕墻美觀應(yīng)從城市尺度、街道尺度和近人尺度，加以把握;其中，神經(jīng)建筑學(xué)設(shè)計(jì)原則是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的合適選項(xiàng);
7、幕墻創(chuàng)新無(wú)止境，節(jié)能、高性價(jià)比、與人響應(yīng)和互動(dòng)、功能集成幕墻，如低能耗幕墻、智能控制幕墻、媒體幕墻、BIPV 幕墻和對(duì)其集成幕墻，將有巨大的發(fā)展?jié)摿?創(chuàng)新是時(shí)代主題，但要認(rèn)識(shí)到安全、節(jié)能、舒適、美觀和經(jīng)濟(jì)性作為終極評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的重要性，扎實(shí)推動(dòng)材料創(chuàng)新應(yīng)用、工藝改進(jìn)、功能集成和數(shù)字智能化在內(nèi)的創(chuàng)新。
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作者：孟根寶力高 張立森 盧建華
作者單位：華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司
