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玻璃幕墙结构原理和实例剖析ppt

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发布时间:2021-10-18 15:13:53

  玻璃幕墙结构原理与实例剖析 1 高层玻璃幕墙修建的源起 1851 年约瑟夫·帕克斯顿在英国国际博览上规划的水晶宫是历史上第一个大型的玻璃幕墙修建,创始了选用规范构件、钢铁和玻璃两种新资料的规划和制作的先河。尔后,跟着20 世纪初钢筋混凝土结构系统的老练、结构理论的运用,传统修建中墙体结构与修建的支撑系统得以别离。简练有用、开门见山和功用至上,成为先锋派规划师们的价值寻求。大面积的接连横向开窗代替了老式修建厚重的外墙和各式窄窗,解放了修建的立面,使室外景象传统立面规划的捆绑。 高层玻璃幕墙修建开端于1919 年斯· 凡· 德· 罗在他规划的弗雷德里希路办公大楼e(图1)提出了将窗墙合二而一,成为国际上第一个选用悉数玻璃、钢结构规划的高层修建计划,被密斯称之为“骨头与皮肤”的结构,也是现在全国际玻璃幕墙修建结构的雏形。1921 年,他进一步开展这种办法,制作了一个选用这两种修建资料做成的高层玻璃摩天大楼模型,成为“玻璃摩天大楼”(图2),整个修建立面选用玻璃幕墙结构,彻底通透,表现了整个修建结构,这两 个规划都具有简略到极点的办法特征,是密斯“少便是多”准则的最早集中表现。他以为玻璃幕墙起反射效果,没有暗影,可得出最简练的造型;一起,映现出周围风光,可得到五光十色的艺术效果。密斯的计划,彻底是从造型艺术视点提出的,但用其时仅有的通明玻璃来做墙,其导热系数约为5 千卡/ 小时·平米·℃。这样大型的全玻璃幕墙修建,冬天取暖与夏天制冷是难以承受的担负,加上眩光使人目不暇接,在其时是不切实际的。 进入国际主义修建时期,密斯关于“少便是多”和高度工业化语汇的情绪到美国之后逐渐明朗化,1958 年,密斯与菲利普·约翰逊(Phillip Johnson)协作完结38 层玻璃幕墙的西格拉姆大厦(Seagram Building)(图3)完结了密斯本人在20 世纪20 年代初的摩天楼想象。修建外形极为简略,为直上直下的正六面体。依照密斯一贯建议,选用20 世纪50 年代新资料染色隔热玻璃作幕墙,夏天能够防止阳光的曝晒,节省制冷费,还可防止眩光。整个修建的细部 处理都经过稳重琢磨,简练详尽,杰出原料和工艺的审美质量。西格拉姆大厦虽还没到达密斯想象的高反射全玻璃幕墙的地步,但它新颖的造型与较为适用的功用,考究技能精巧的风格和“少便是多”的建议以及对玻璃的运用,大大地丰厚了修建艺术,使西格拉姆大厦成了高层玻璃幕墙修建的纪念碑。 而实际上,1952 年建成的由SOM 规划事务所(Skidimore,Owings & Merrill)规划的21 层纽约利华公司大厦(图4)是国际上第一座高层玻璃幕墙修建,它比密斯的“西格拉姆大厦”早6 年完结。大厦选用悉数玻璃幕墙结构,修建全部功用部分都包裹在简略的玻璃外壳之内,可说是吸收了密斯思维和规划准则的、早于密斯同类修建在纽约的第一个国际主义风格高层修建。 尔后,直到后现代主义运动鼓起,高层玻璃幕墙修建根本坚持着密斯玻璃盒子的国际主义风格,比方,1952 年由美国修建师华莱士·哈里逊掌管规划的纽约联合国大厦(图5),大厦2700 个窗口选用玻璃幕墙结构,选用铝合金框构成,构成一个巨大的玻璃盒子办法;1971年建成的,由贝聿铭修建师事务所规划的60层超高层波士顿汉考克大厦(图6),是一幢彻底表现了密斯的想象的,简练、纯净得一无全部的浅蓝色镜面玻璃幕墙摩天大楼。 2 高层玻璃幕墙修建的开展 国际主义修建运动在20 世纪50 年代开端在美国构成系统,到1960 年到达高潮,并影响国际各国。20 世纪70 年代今后,“国际主义”风格因为种种原因逐渐开端阑珊,然后构成了包含后现代主义、新现代主义、解构主义、高技派等一系列规划运动的发生。高层玻璃幕墙修建风格也由此开端改动,构成多元化开展的态势。 后现代主义 菲利普·约翰逊在20 世纪70 年代锋芒毕露,认识到国际主义的约束,探究开展的或许性,成为后现代主义修建的最重要大师。完结于1976 年的约150m 高的36 层潘索尔大厦(图7)极具戏剧化的雕塑剪影效果,是约翰逊从密斯国际主义风格向后现代主义改动的里程碑。双塔外墙由古铜色镜面玻璃和氧化铝窗框构成的玻璃幕墙,其美学形象跳出了简略的方盒子概念,两幢古铜色镜面玻璃高塔,彼此照映出各自的概括。两座梯形平面高塔间存在显着的张力,其斜面和尖角,加 KPF 修建事务所(Kohn Pedersen FoxAssociates)20 世纪八九十年代的著作具有古典主义要素,对称的、中心式布局、古典的装修和三段式的立面频颇上台。规划于1981年的芝加哥沃克道333 号大楼(图9)在具象表达与笼统表达之间构成对话,弧形的立面因为顶部切削出的线形体块更具有动感,修建的底部以石材的沉重体量植根于大地,与上部玻璃体量的轻盈构成对照。这座修建经过它具有雕塑感的、水平区分的玻璃体与周围厚重的石头修建构成的对照参加到它的环境中。 新现代主义 尽管不少规划家在20 世纪70 年代以为现代主义现已走投无路了,但仍然有一些坚持现代主义的传统,依照现代主义根本语汇进行规划,根据新的需求给现代主义参加新的简略办法的标志意义的修建师,其间包含西萨·佩里、贝聿铭等。他们的规划都表现了持续选用现代主义的简略、清晰、功用主义的办法,一起进行各种不同的个人诠释,这样,构成了现代主义修建基础上的个人性改动,这种探究的方向被称为“新现代主义”。 西萨·佩里(Cesar Pelli)开端是沿国际主义风格开展,而其转折点是1971 年规划的太平洋规划中心(Pacific Design Center)(图10),分三期开展的幕墙分别为绿、蓝、赤色不通明五颜六色镜面玻璃,反射丰厚而激烈。巨大的体积,简略的几许办法,悉数选用单向五颜六色玻璃组成,表现了他在现代主义、国际主义风格的基础上的开展,运用颜色、夸大的几许体积打破国际主义风格过于考究传统份额构成的刻板、单调相貌。 香港我国银行大厦(图11),贝聿铭修建师事务所规划,楼高315m,大厦三层楼高的石质墩座上是玻璃幕墙楼层,结构选用4 角12层高的巨形钢柱支撑,室内无一根柱子。外型像竹子的“节节高升”,标志着力气、生机、健壮和锐意进取的精力;基座的麻石外墙代表长城,代表我国。 法国新现代主义代表多米尼克· 佩劳1988-1996 年规划的巴黎法国国家图书馆大楼修建群(FrenchNational Library)(图12)被密特朗称为法兰西最高的修建艺术珍品。图书馆的上半部分为四本形状好像翻开的书似的四座玻璃大厦,下半部分埋在地下。修建规划选用先进的科学技能,完结表里调和。全部的墙面或是铝合金或是玻璃,玻璃及金属资料给人以激烈现代认识,为了维护图书,防止阳光辐射,玻璃墙内又加了一层活动木板墙。当阳光照耀时,大厦就变成了本木色,背阳光时则亮丽通明。 解构主义 跟着结构、资料等科学技能的进一步开展,解构主义修建业逐渐脱离了前期工业修建资料阶段,走向费用昂扬、办法愈加乖僻、四分五裂的阶段,运用立体模型及动画帮忙规划师构界规划界的广泛重视。 荷兰大都会修建事务所(OMA) 规划的我国中央电视台新台址,CCTV 主楼是由两个立体的Z 字建立而成的立体门型修建(图13),修建结构的支撑系统表达了CCTV 主楼大面积玻璃幕墙的凹凸韵律,菱形的窗洞构成了立面的分格 蓝天组(Coop Himmelb(l)au) 规划规划德国慕尼黑宝马国际( 图14),斗胆立异的结构办法、技能与修建形状杰出结合,寻求空间的生机和动态,钢与玻璃的建构,轻盈的房顶如云般漂浮在双锥体上,成为城市中充溢引力的形象。不只在修建形状上,一起在生态技能上也相同表现着未来派的风格:房顶上太阳能板收集到的太阳能被用于冬天供温暖夏天降温,经过内置温控系统的幕墙调理室内温度;围护修建的全部玻璃幕墙热传导幕数都很低,到达了令人舒适的表面 温度,向阳面有外置的金属遮阳板,防止夏天阳光直射;首要经过巨大的玻璃幕墙直接通风,当外界条件适合时,面积巨大的墙面能够翻开,使得表里部空间在气候上成为一个全体。 高技派 高技派在修建办法上杰出今世技能的特征,突显科学技能的标志性内容,以夸大的办法来到达杰出高科技是社会开展动力的意图。以最大极限完结技能的灵敏化,以习惯社会开展的需求;极力选用生态的技能,以下降修建对大天然的搅扰度,用技能还人们一个诗意的日子环境;科学地运用先进的高新技能,让技能技巧地运作,满意人们自我欣赏的遍及心思 理查德· 罗杰斯(Richard Rogers) 的伦敦劳埃德注册公司(Lloyds Register)(图15)精密的玻璃全景电梯,亮堂颜色的钢架,选用高度通明的修建办法将阳光引进拥堵的基地。经过大面积地运用通明原料,将虚幻的美面向极致。简直悉数选用玻璃作为修建的表皮,使修建看上去像是一个晶莹剔透的水晶体。修建的形象日光照耀视点发生改动,修建在人眼中的终究形象,是由修建概括和光线的彼此效果生成的。 诺曼·福斯特(Norman Foster)规划的伦敦市政厅(图16)外观犹如一个斜置的卵形,主体结构为钢网架,外覆玻璃,既轻盈又通体通明。高达50m 的斜卵共同的外观是经过准确核算取得的最佳节能效果,向南歪斜能够借上层的出挑来遮挡酷日的曝晒,以坚持室内的清凉。修建办法标志着谦善低沉,修建的饰面规划时为了能够使太阳光在修建上投下适合的暗影图画,深思熟虑的修建覆层使得修建能够操控对阳光的吸收供给一个亲热的作业环境。 玻璃幕墙的界说 玻璃幕墙是一种新式墙体,它将修建美学、功用、技能和施工等要素有机的地共同起来。玻璃幕墙修建的外观可跟着玻璃通明的不同和光线的改动发生动态的美感。特别是跟着高层修建的开展,玻璃幕墙的运用愈加广泛,国际许多闻名的高层修建都选用玻璃幕墙,如美国芝加哥西尔斯大厦、德国法兰克福商业银行大厦、马来西亚佩重纳斯双塔、香港我国银行大厦、上海金茂大厦等。 不只仅再像机器年代那样对极致的寻求,严丝合缝的节点,一丝不苟的细部等。数字年代更灵敏有弹性,办法语言的处理上有多种办法,曲线、错位、通明等等。全部的自在造型都是经过核算机核算加工,需求紧密的逻辑和理性的核算。玻璃幕墙资料则更多选用层次丰厚的不确定资料,经过其自身或与其他通明及不通明的资料彼此调配,组合成或网或雾等各种状况,到达半掩半映的效果。 玻璃幕墙的分类 玻璃幕墙包含:斜玻璃幕墙、框支承玻璃幕墙、全玻幕墙及点支承玻璃幕墙。框支承玻璃幕墙按幕墙办法可分为:1. 明框玻璃幕墙2. 隐框玻璃幕墙3. 隐 框玻璃幕墙按幕墙设备施工办法可分为:1. 单元式玻璃幕墙2. 构件式玻璃幕墙 玻璃幕墙结构剖析 1. 结构件式玻璃幕墙的结构 构件式玻璃幕墙是在施工现场将金属边框、玻璃、填充层和内衬墙,以必定次序设备组合而成。玻璃幕墙经过边框把自重和风荷载传递到主体结构,有两种办法:经过笔直方向的竖梃或经过水平方向的横档。 金属框的断面与衔接办法: (1 )金框常用的断面办法 铝合金型材易加工、表面漂亮、耐久、质轻,是玻璃幕墙最抱负的边框资料。 (2 )竖梃和楼板的衔接 竖梃经过衔接件衔接在楼板上,衔接件的规划与设备,要考虑竖梃在上下、左右、前后三个方向均可调理移动,所以衔接件上的全部螺栓孔都规划成椭圆形的长孔(3 )竖梃与横档的衔接 竖梃与横档的角形铝铸件或专用铝型材衔接。铝角与竖梃、铝角与横档均用螺栓固定。 (4 )竖梃与竖梃的衔接 一般玻璃幕墙的竖梃依一个层间高度来区分,即竖梃的高度等于层高。因而,相邻间的竖梃需求经过套筒来衔接,竖梃与竖梃之间需求留有15 ~20mm的空地,已处理金属的热胀问题。考虑到防水还需求密封胶嵌缝。 单元式玻璃幕墙结构 这是一种工厂预制组合系统,它将面板和金属结构在工厂拼装为幕墙单元,以幕墙单元办法在现场完结设备施工的框支承玻璃幕墙。 单元玻璃幕墙规范节点规划 ?? 单元式玻璃幕墙与结构幕墙首要差异在于加工拼装办法不同.单元玻幕墙首要在工厂完结, 工程现场作业量削减, 能够有用地缩短施工工期.一起,单元玻璃幕墙一般选用公、母型材对插衔接办法组成组合杆完结接缝的,也便是说它不是在一个全体杆件上接缝,而是靠相邻框对插组成组合杆完结接缝 为了保证本工程修建立面效果的全体性,主楼立面幕墙规划不选用翻窗系统,而选用安置于层间方位的内隐式通风系统来到达幕墙通风的需求. 不管是敞开状况仍是关闭状况,其立面效果都不会改动.?内部电动敞开扇距离一个板块分格安置,即可到达室内通风需求,又可保证立面幕墙的最佳全体效果。在需求通风换气时,可经过电动敞开设备敞开隐藏在玻璃后部的铝板敞开扇,新鲜空气可经过上下玻璃板块之间的空间进入室内;在不需求通风时,可将敞开扇关闭,通风口的弧形铝合金型材可到达杰出的防水效果,即便有少数的渗漏水跳过型材,也可经过下部横梁的集水槽及立挺上 ????? 层间内隐式通风节点规划 ? 本工程内隐式通风系统设置于层间梁结构处,在结构梁下端也便是通风换气处设置通风格栅,此计划在施工上简洁可行,一起规划上也比较合理;只是在施工时要注意与室内装修单位互相配合,做到共同调和,节点规划计划 (如图) 幕墙转接系统规划 ? ??在单元幕墙系统中,设备精度要求比较严厉.因为单元式幕墙是靠相邻两单元组件在主主体结构上设备时对插完结接缝的,所以对设备所选用的转接系统要求很严苛。根据以上考虑,本工程规划的转接系统在保证三维调理设备功用、结构安全功能的基础上,又进一步改进其外观规划,使其外视效果愈加漂亮、大方及合理(如图)。 ? 本套幕墙插芯系统在相邻上下两单元组件竖框内各自设开口多功用插芯,两插芯也彼此对插,将接缝处空泛封堵,因为上下单元竖框内用多功用插芯对插,上下单元组件构成横向确定,即上单元组件不能鄙人单元组件中滑动。在地震效果下,相邻竖向主型材随修建主体结构层间位移进行平面内变形,相邻 板块不会出现磕碰积压现象。这种多功用插芯较为杂乱,具有传递弯距、防渗漏水、便于板块吊装三大效果,不同于幕墙职业中一般插芯的概念,反映了针对性优化规划和多功用化的规划思路,三维视图如图7所示.?????????????????????????????? ??? ?一般情况下,三合一、五合一单元式幕墙板块是运用单元式幕墙板块的特征,将多个幕墙分格复合一个单元板块,来完结修建所需的修制作型. 在设备幕墙时,首要要设备转接件,一般距离3 -4 个转接件挑选一个作为基准转接件,此转接件直接根据轴线做出后,进行定位设备。 单元式幕墙系统近几年在大中城市的开展能够说一日千里,与结构式幕墙系统比较,尽管杂乱,但它有自己的长处,首要表现为: ①.各单元板块在工厂加工、拼装,充分运用工厂的工业化出产,很大程度上前进幕墙的质量质量;②.单元式幕墙根本上可与主体土建结构同步施工,有用的缩短了整个修建幕墙的施工工期;③.现场作业量削减,能够前进现场文明施工程度,一起又下降了施工的安全隐患。 玻璃幕墙的优缺陷 玻璃幕墙是今世的一种新式墙体,它赋予修建的最大特征是将修建美学、修建功用、修建节能和修建结构等要素有机地共同起来,修建物从不同视点出现出不同的颜色,随阳光、月色、灯火的改动给人以动态的美。在国际各大洲的首要城市均建有雄伟富丽的玻璃幕墙修建,如纽约国际贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都选用了玻璃幕墙。香港我国银行大厦、北京长城饭馆和上海联谊大厦也相继选用。 幕墙外层玻璃的里侧涂有五颜六色的金属镀膜,从外观上看整片外墙犹如一面镜子,将天空和周围环境的风光映入其间,光线改动时,印象颜色斑斓、改动无穷。在光线的反射下,室内不受强光照耀,视觉柔软。我国1983年初次在北京长城饭馆工程中选用。 去过美国纽约的人大凡会被其富贵的都市面貌所信服,那高耸入云的摩天大楼蔚为壮丽,而其通体的玻璃幕墙映衬出空明的蓝天和飘动的白云,更为之增添了艳丽的颜色。 缺陷 玻璃幕墙也存在着一些约束性,例如光污染、能耗较大等问题。但这些问题跟着新资料、新技能的不断出现,正逐渐归入到修制作型、修建资料、修建节能的归纳研讨系统中,作为一个全体的规划问题加以深化的讨论。 首要,光污染是制作意外交通事故的凶手。矗立在交通繁忙道路旁或十字路口上的一幢幢玻璃幕墙大厦,就像一大块几十米宽、近百米高的巨大镜子,在太阳光下熠熠亮光,并对地上车辆和红绿灯进行反射(乃至是屡次反射)。反射光进入高速行驶的汽车内,会构成人的突发性暂时失明和视力幻觉,在瞬间会影响司机的视野,或使他感到头晕目眩,给行人和司机构成严峻危害。 光污染也给邻近的居民日子带来了费事,尤其是那些建在居民小区邻近的玻璃幕墙,会对周围的修建构成反光。据光学专家研讨,镜面修建物玻璃的反射光比阳光照耀更激烈,其反射率高达82%~90%。夏天阳光被反射到居室中,使室温均匀升高4~6℃,空调开支大幅增加,影响人们的正常寓居运用。更有甚者,长时刻在白色亮光污染环境下作业和日子的人,简略导致视力下降,发生头晕目眩、失眠、心悸、胃口下降及情绪低落等相似神经衰弱的症状,使人的正常生理及心思发生改动,长时刻下去会诱发某些疾病。 此外,玻璃幕墙很简略被污染,尤其在大气含尘量较多、空气污染严峻、干旱少雨的北方区域,玻璃幕墙更易蒙尘纳垢,这对城市景象而言,非但不能增“光”,反而丢“脸”。又因为一些玻璃幕墙所用原料低质,施工质量不高,出现色泽不均匀,波纹各异,导致玻璃幕墙好像哈哈镜一般。在阳光下,每块玻璃不是闪现均衡共同的光影,而是四处漫射。明显,这样的修建物,难以使人联想到明快、奢华,只能使人感到斑驳陆离和滑稽可笑,城市形象也因而大打折扣。 高层玻璃幕墙修建的展望 生态化 现在,咱们现已认识到大多数地处亚热带区域和暖温带区域的我国城市,绵长酷热的夏天中,火热阳光照耀的无情,大面积的玻璃幕墙隐藏着光污染和高耗能。未来社会是一个以信息技能为主导、生态技能为前瞻的技能年代,在它的宽广视域中,修建师更要重视的是“人—技能—天然”三者之间的调和联系,寻求技能与天然依存共生。未来高层玻璃幕墙修建,技能在运作进程中表现出来的是“尊重天然,维护天然”的精力,倡议以生态美学的思维来看待修建和技能,技能在为人们供给舒适体会的一起,也要尊重天然 地域化 高层玻璃幕墙修建要与地域环境调和共生,不是靠关闭和回绝来完结本乡文明,不是简略的复生,而是批评的承继与立异;不是对地域传统文明在如今简略的连续和重复,而是要经过它掌握传统文明的头绪,以批评的情绪吸收与发明;也不是对外域文明的消沉冲突和无理排挤,而是完结地域与外域的归纳立异。既要融贯多元文明,反映年代精力,又要维护和承继共同的区域传统,建立自身的文明本源。在全球的开展进程中,寻求高层玻璃幕墙修建差异于传统高层修建的新地域观,使其与新的地域环境得到调和共生。 数字化 工业革新让寓居和作业别离,数字革新又让它们整合,寓居和作业一起进行,也能够彼此切换。一起,数字化经过长途作业,与国际上不一起区的人协作,不再受时刻和地域的约束。核算机规划技能的开展,更赋予了修建师处理杂乱的形状和规划核算的才能,使之能够发明新的办法、选用新的结构和技能。数字年代的高层玻璃幕墙修建或许具有很大的不确定性。它包含模数的不确定、表皮的不确定、鸿沟的不确定等等充溢变数的条件。数字年代将全部变为多种挑选的或许, 高技与低技化 修建,在很大程度上依靠科学技能的开展,跟着科学技能的开展,咱们越来越依靠科学前进的时分,咱们也有必要认识到科学技能乱用会给人类带来要挟并终究影响人类生计。玻璃幕墙是高技能高层修建的最外在表现。新式资料、新式技能、新式工艺都在玻璃幕墙上做足文章,它代表着新口味,新风格。玻璃幕墙经过节点来建构,节点使高科技的理念渗透到每一个部分、每一个细节,终究全盘出现。而所谓低科技并非其间的技能含量低,而是表达一种对技能的沉着审慎情绪 高技修建对技能的表现是夸大的,而低技修建则显得更有控制,经过简略的资料,却很精巧繁复的结构、通风和防水等节点构成,成果适合修建。表现技能和压抑技能,并不是技能崇拜和技能顺从,不管高技仍是低技修建都有宽广的远景。 结语 从高层玻璃幕墙修建的风格演化进程,咱们发现修建艺术风格与技能的开展是同步的,“技能是人类文明的一部分,反技能好像向修建即文明自身宣战相同站不住脚。”跟着社会科学技能高度开展,技能现已不再仅仅是人们改造天然、发明美好日子的东西,而内化成一种规划的文明内在与品质,表现了人们面向未来的文明抱负与日子情绪,是一种新的年代感明显的审美取向。今日,跟着后工业化社会的深化开展,技能成果大幅度前进,技能成果日益丰厚,技能产品日渐完美,激烈地效果于修建师的修建创作范畴,修建著作中更多的技能形象出现由原生态技能向艺术技能趋近,由技能夸耀向技能理性趋近的态势。 * * 上地上和顶部三角形的玻璃顶,从不同视点望去,在城市景色中出现出多变的视觉效果。约翰逊极富想象力地实践玻璃幕墙修建,1984 年在平板玻璃公司总部(图8)中,他斗胆地测验赋予现代的玻璃修建今后现代式的古典外形,选用导热系数远低于一般玻璃,乃至简直能够和石材的保温功能相媲美的高反射率玻璃。整组修建都带有长而尖的顶,231 个尖顶令人想起伦敦的英国议会大厦。立面上那些由方形和三角形凹凸构成的崎岖的竖直线条在反射玻璃的反映强化下使整装修建显得愈加挺立壮丽。 *

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