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玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑的標(biāo)配，不僅讓建筑看起來更通透、現(xiàn)代，還讓城市天際線更引人注目。不過，幕墻在建造過程中也面臨不少挑戰(zhàn)，比如，建幕墻工人的安全該如何保障？玻璃幕墻造成的能耗問題該如何解決？怎么防止鳥撞幕墻事件？這些問題都亟待設(shè)計(jì)界來解答。
圖片來源：搜狐
要解決這些問題，光靠技術(shù)進(jìn)步還不夠，行業(yè)各方都需要參與進(jìn)來。為了聚集行業(yè)共同的力量，CADE建筑設(shè)計(jì)博覽會(huì)聯(lián)合幕墻專家RFR亞洲董事于輝先生，打造了“幕墻20問”主題展區(qū)，聚焦建筑師、開發(fā)商等用戶最關(guān)心的核心問題。
在這個(gè)展區(qū)，16位國際知名建筑事務(wù)所的中國區(qū)代表將與多家幕墻技術(shù)提供方聯(lián)手，探討幕墻技術(shù)的新突破和落地應(yīng)用。本文將深入分析玻璃幕墻的常見問題，并一起探討未來的解決方向。
作者｜Yirou
本欄目文章為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)和立場
設(shè)計(jì)理念與現(xiàn)實(shí)落差
建筑師們對于玻璃幕墻的期望往往充滿理想主義。他們希望通過大面積的弧形和曲線玻璃，將建筑設(shè)計(jì)推向極限。然而，在現(xiàn)實(shí)中，生產(chǎn)這種復(fù)雜的弧形玻璃存在巨大挑戰(zhàn)。
國家大劇院 圖片來源：素材天下
北玻作為行業(yè)領(lǐng)先者，于1997年首次成功開發(fā)出建筑用弧形鋼化玻璃設(shè)備，并為北京中國國家大劇院提供了弧形玻璃。
這個(gè)項(xiàng)目是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與玻璃技術(shù)的巔峰碰撞，但即便如此，早期的玻璃幕墻依然存在應(yīng)力斑和變形問題，影響了整體的視覺效果。設(shè)計(jì)師的理想雖然在技術(shù)上得到了一定實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)實(shí)中的細(xì)節(jié)問題并沒有得到完全解決。
國家大劇院 圖片來源：Klook
另一個(gè)典型案例是蘋果公司上海旗艦店。設(shè)計(jì)師要求安裝12米高的弧形玻璃，并且不能使用任何金屬支撐結(jié)構(gòu)。盡管北玻通過技術(shù)突破，生產(chǎn)出了符合要求的玻璃，但這種大規(guī)格的玻璃制造依然面臨材料穩(wěn)定性、生產(chǎn)復(fù)雜度等問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際執(zhí)行之間的差距依舊存在。
Apple上海旗艦店 圖片來源：Apple
這類復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)雖然彰顯了建筑的現(xiàn)代美學(xué)，但現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)挑戰(zhàn)依然限制著設(shè)計(jì)師的發(fā)揮。另外，在玻璃幕墻領(lǐng)域，如今，設(shè)計(jì)師們越來越多地追求個(gè)性化建筑，這使得幕墻制造商不得不為每個(gè)項(xiàng)目開發(fā)新的方案，重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程。
典型的例子是北京城市副中心圖書館，該建筑采用了全玻璃外立面，每塊玻璃高達(dá)15.6米，沒有任何混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支撐。
北京城市副中心圖書館 圖片來源：Archdaily
北京城市副中心圖書館 圖片來源：Archdaily
這種超高定制化設(shè)計(jì)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的幕墻生產(chǎn)流程，需要高度的靈活性和創(chuàng)新。這類建筑的需求與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)之間的矛盾，導(dǎo)致制造商面臨巨大的生產(chǎn)壓力，也同時(shí)增加了成本。
高危的建筑工地環(huán)境
玻璃幕墻的高空安裝，特別是在惡劣天氣下，不僅是技術(shù)考驗(yàn)，更是一場生死攸關(guān)的挑戰(zhàn)。以德清莫干山高新區(qū)的建筑工地為例，工人在酷暑下懸掛在七八十米高的吊籃中，冒著36度高溫安裝幕墻玻璃。
每塊五六十斤重的玻璃在高空中操作，任何一點(diǎn)失誤都可能導(dǎo)致危險(xiǎn)。現(xiàn)場工友們必須保持極度的專注，而這樣的高溫環(huán)境加劇了作業(yè)難度。
建筑工地 圖片來源：湖州莫干山高新區(qū)
與此同時(shí)，高溫天氣對玻璃本身也構(gòu)成威脅。玻璃的熱膨脹在高溫下表現(xiàn)得尤為明顯，尤其是夏季高溫里暴露在直射陽光下的玻璃幕墻，受熱不均時(shí)，容易因內(nèi)部應(yīng)力集中，局部受熱膨脹，導(dǎo)致玻璃破裂。
南京市的建筑工地曾多次出現(xiàn)玻璃破裂事故，高溫天氣與玻璃邊緣的細(xì)小裂紋相結(jié)合，極易引發(fā)破損。這一現(xiàn)象不僅對安裝工人構(gòu)成安全威脅，也影響了后期的維護(hù)和使用安全。
圖片來源：南京市建筑門窗幕墻行業(yè)協(xié)會(huì)
即使現(xiàn)代鋼化玻璃和夾層玻璃在安全性上有所提升，但熱應(yīng)力仍是無法完全消除的問題。對于一些南向的玻璃幕墻，長時(shí)間暴露在太陽直射下的玻璃，其自爆幾率顯著增加。
針對這一問題，設(shè)計(jì)師們開始在玻璃材料的選擇上做出改變，例如采用低輻射鍍膜玻璃（LOW-E玻璃），這種玻璃能夠有效減少太陽輻射傳導(dǎo)，降低玻璃表面溫差。此外，一些項(xiàng)目還在設(shè)計(jì)中引入了遮陽板或綠植，減少玻璃直接暴露在陽光下的時(shí)間，進(jìn)一步降低玻璃的熱應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。
LOW-E玻璃 圖片來源：上海藍(lán)實(shí)
垂直綠化 圖片來源：Archdaily
玻璃墻的能耗問題令人擔(dān)憂
玻璃幕墻帶來了建筑的透明與美感，但其巨大的能耗問題也令人擔(dān)憂。大面積的玻璃使建筑在夏季吸收大量熱量，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)必須加倍工作才能保持室內(nèi)溫度。例如，迪拜的哈利法塔，作為世界上最高的建筑，其玻璃幕墻在酷暑中變成了一個(gè)巨大的“溫室”，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的能耗激增。
在冬季，玻璃的保溫性不足也同樣帶來了高額的取暖費(fèi)用。許多城市的高層建筑依然依賴于傳統(tǒng)的單層或雙層玻璃幕墻，無法有效隔絕外部溫度變化。
哈里發(fā)塔 圖片來源：Dubai Tours
與此同時(shí)，玻璃幕墻的生產(chǎn)過程本身也對環(huán)境造成了巨大影響。玻璃的制造需要耗費(fèi)大量能源，尤其是用于大型建筑的高強(qiáng)度鋼化玻璃，其生產(chǎn)過程中不僅消耗了大量資源，還產(chǎn)生了高碳排放。
為了應(yīng)對玻璃幕墻的高能耗問題，建筑行業(yè)正在積極探索綠色幕墻材料。比如前文所提到的低輻射玻璃，通過表面鍍膜技術(shù)，能夠有效反射太陽熱量，減少熱量傳導(dǎo)，大幅降低空調(diào)和取暖的能源消耗。
這類材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的高層建筑中，如上海中心大廈，該建筑采用了先進(jìn)的低輻射玻璃（Low-E玻璃），顯著提升了能源效率。
另外，中空玻璃技術(shù)也逐漸成熟，雙層甚至三層中空玻璃可以進(jìn)一步提升隔熱和隔音效果。德國被動(dòng)房項(xiàng)目中，使用了多層中空玻璃幕墻，大幅減少了能源消耗，并達(dá)到了高度的節(jié)能效果。
上海中心大廈低輻射玻璃 圖片來源：選泉設(shè)計(jì)
德國被動(dòng)房中空玻璃 圖片來源：VEKA
這些技術(shù)雖然提升了幕墻的功能性，但也不可避免地增加了成本，如何在經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保之間取得平衡，仍然是行業(yè)面臨的重大難題。
幕墻之下，還有鳥類的生存空間嗎？
大面積玻璃幕墻的使用不僅給人類帶來了美感，還成為了鳥類的“致命陷阱”。在全球范圍內(nèi)，每年有數(shù)億只鳥類因撞擊玻璃幕墻而喪生，昆山杜克大學(xué)的研究員李彬彬在研究中發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象在中國東部地區(qū)尤為嚴(yán)重。由于玻璃的透明性或反射性，鳥類常常誤以為前方是天空或樹木，結(jié)果高速撞擊玻璃，導(dǎo)致嚴(yán)重傷亡。
鳥撞 圖片來源：一席
鳥撞 圖片來源：一席
例如，紐約世界貿(mào)易中心紀(jì)念碑的燈光柱在夜晚成為鳥類迷失的焦點(diǎn)，成千上萬的鳥類被吸引到光柱附近，導(dǎo)致大量鳥撞事件。雖然該項(xiàng)目后續(xù)采取了防鳥撞措施，但類似事件依舊在全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生。
為應(yīng)對鳥撞問題，設(shè)計(jì)師和建筑材料商已經(jīng)開始采取行動(dòng)。簡單的防護(hù)措施包括在玻璃上貼防鳥撞貼紙或設(shè)計(jì)特定的紋理，以提醒鳥類避開。例如，加拿大多倫多市政廳就采用了這種設(shè)計(jì)，在玻璃幕墻上增加了細(xì)密的圖案，顯著減少了鳥撞事件。
圖片來源：一席
在中國，深圳騰訊總部也進(jìn)行了大規(guī)模的防鳥撞玻璃改造，貼花和紋理設(shè)計(jì)在不影響美觀的前提下，有效減少了鳥類的傷亡。這一技術(shù)雖然在短期內(nèi)能夠見效，但未來還需探索更多的創(chuàng)新性防鳥撞設(shè)計(jì)，例如磨砂玻璃或特制的玻璃涂層，這些都將成為未來幕墻設(shè)計(jì)的一部分。
玻璃涂層 圖片來源：一席
智能幕墻：未來的解決之道？
隨著科技的進(jìn)步，智能幕墻逐漸進(jìn)入建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域。例如，蘋果總部大樓Apple Park采用了智能玻璃幕墻技術(shù)，能夠根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)透光率。這不僅大幅降低了建筑的能耗，還提高了室內(nèi)的舒適度。
然而，智能玻璃幕墻目前的高成本限制了其大規(guī)模應(yīng)用。盡管一些高端項(xiàng)目已經(jīng)在嘗試應(yīng)用智能技術(shù)，如光電調(diào)節(jié)玻璃，但對于普通建筑項(xiàng)目來說，智能幕墻的普及依然有待時(shí)日。如何進(jìn)一步降低成本并推廣這一技術(shù)，將是未來幕墻行業(yè)的一大挑戰(zhàn)。
Apple Park 圖片來源：太格有物
未來的玻璃幕墻不再僅僅是美學(xué)的表現(xiàn)形式，而將是智能化和生態(tài)友好的綜合設(shè)計(jì)。玻璃幕墻的未來將朝著智能、節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展，這不僅有助于建筑行業(yè)減少碳足跡，還能提升城市與自然之間的和諧關(guān)系。
德國斯圖加特的 Mercedes-Benz 博物館就是這種智能幕墻設(shè)計(jì)的典范，通過智能玻璃和環(huán)境控制技術(shù)，大幅減少了建筑的能耗，為未來建筑設(shè)立了標(biāo)桿。
Mercedes-Benz 圖片來源：UNStudio
結(jié)語
玻璃幕墻作為現(xiàn)代建筑的重要元素，雖然美觀大方，卻充滿了各種技術(shù)挑戰(zhàn)——從安全隱患到能耗問題，再到與自然環(huán)境的沖突，引發(fā)了大量的公眾關(guān)注。建筑行業(yè)與幕墻行業(yè)的從業(yè)者們也從他們的角度，關(guān)注到以玻璃幕墻為代表的更多的問題:
CADE 幕墻20+問
1. 不銹鋼鍍鈦掉色問題如何解決？
2. 超高耐候PVF涂層的實(shí)際效果如何？
3. 大玻璃為什么要用填縫劑？
4. 精致鋼外觀等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與造價(jià)？
5. 如何解決精致鋼連接位置內(nèi)腔銹蝕？
6. 如何解決UHPC耐污染問題？
7. 超白玻璃自爆率有何不同？
8. 鋁板自潔涂層實(shí)際效能如何驗(yàn)證？
9. 亞克力的外墻能否做到無縫聚合？
10. FRP能否達(dá)到A級(jí)防火？
11. 玻璃平整度控制方法？
12. 玻璃彩虹效果控制方法？
13. 蘋果店用玻璃夾金屬為什么不能用不銹鋼？
14. 如何確保層間防火封堵實(shí)際耐火性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)？
15. 蜂窩石材在幕墻設(shè)計(jì)年限25年后還安全嗎？
16. 高層內(nèi)開啟隱蔽式把手操作不便能否解決？
17. 如何避免陽極氧化鋁板色差？
18. 蜂窩板如何做到不起鼓？
19. 石材超強(qiáng)背網(wǎng)是否能保證耐久性？
20. 石材打膠污染問題如何解決？
21. 如何提升建筑色彩表現(xiàn)和減少幕墻色差？
22. 木結(jié)構(gòu)能用在建筑外表皮嗎？
23. 光伏能即要好看（不要黑糊糊的）又要高效發(fā)電還有兼顧采光么？
24. 超低能耗建筑的墻體保溫一體板有什么特別之處？
25. 防水透氣膜是否滿足國標(biāo)要求保溫材料A級(jí)防火等級(jí)？
為解決這些問題，CADE建筑設(shè)計(jì)博覽會(huì)聯(lián)手幕墻技術(shù)專家RFR亞洲董事于輝先生，打造了“幕墻20問”主題展區(qū)，建筑師、工程師、材料商等眾多行業(yè)精英，將在這里直面幕墻設(shè)計(jì)中的20多個(gè)痛點(diǎn)。
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