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面板兩邊固定的玻璃幕墻——從北京的兩個機場航站樓說起


2021-04-27 15:31:14


    

偶然,北京的兩個機場航站樓——首都國際機場T3航站樓、大興機場航站樓的玻璃幕墻看似毫無任何關系,但卻暗藏著相同的邏輯特點——玻璃面板均為兩邊固定形式,差異只是在于一個是水平向上下兩邊固定,一個是豎向左兩邊固定。

北京首都機場T3航站樓(2008)1.jpg

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北京首都機場T3航站樓(2008)2.jpg

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北京首都機場T3航站樓(2008)

建筑師:福斯特事務所+北京市建筑設計研究院

大跨度的水平向橫梁依托于桁架柱(中距13.9m)上,同時在玻璃接縫處設置了鋼拉索(隱藏于玻璃膠條中,中距約3.5m)共同承受重力,客觀上減小了水平橫梁(跨度約10.5 m)的截面尺寸。

玻璃面板采用12T+1.9PVB+12TLOW-E+16A+15T中空玻璃,尺寸約3500mm×2300mm,上下兩邊固定,左右兩邊膠條對接。水平橫梁外挑出玻璃面450mm,起到裝飾及遮陽的作用。

由于桁架之間無幕墻立柱,整體視線更為通透,形式更為簡潔。

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北京大興國際機場航站樓外幕墻(2019)

建筑師:北京市建筑設計研究院、ADPI、扎哈建筑事務等
航站樓外幕墻采用豎向框架支承(左右兩邊)的面板固定形式,由于水平向無型材,幕墻豎向連續感更強,也更為通透。玻璃重力主要有暗藏在水平膠縫里的L型角碼支撐。豎向大尺寸型材也起到適當的遮陽效果。內部的水平及豎向鋼結構作為支承幕墻的主體結構,柱距9米,梁間距6米,玻璃采用12T(超白雙銀Low-E)+18A+12T(超白)、12T(超白雙銀Low-E)+12A+8T(超白)+1.52SGP+8T(超白)中空玻璃,主要分格為2250(寬)×3000mm(高)。

四邊固定面板的常規框架式幕墻


無論是明框形式還是隱框形式,常規的框架式玻璃幕墻的玻璃面板均為四周固定。隱框形式以膠粘結于邊框上再固定到框架上;明框形式外側直接以壓板及扣蓋固定。這種四邊固定的玻璃面板幕墻最明顯的特征是內部橫豎可見的幕墻框架。

全隱框玻璃幕墻的室外效果.jpg

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全隱框玻璃幕墻的室外效果
全隱框玻璃幕墻的室內效果,橫豎框架將圖像切割為多個小塊。.jpg
?褚智勇
全隱框玻璃幕墻的室內效果,橫豎框架將圖像切割為多個小塊。
明框玻璃幕墻內外可見的內框架、外壓板及扣蓋,玻璃呈小塊分格狀。.jpg
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明框玻璃幕墻內外可見的內框架、外壓板及扣蓋,玻璃呈小塊分格狀。2.jpg
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明框玻璃幕墻內外可見的內框架、外壓板及扣蓋,玻璃呈小塊分格狀。


為什么要用兩邊固定面板的框架式幕墻?

兩邊支承固定面板的形式,在水平風荷載的作用下,受力如同結構樓板里的單向板。根據結構受力的原理,玻璃面板上下兩邊固定更容易解決玻璃的自重。豎向兩邊固定的,必須仔細考慮構造如何支承玻璃面板的重力,是依靠結構膠?還是在膠縫里另做水平支撐點?

如同單向板,兩邊固定的玻璃面板一般固定玻璃面板的長邊。

兩邊固定面板的框架式玻璃幕墻只有單方向框架(豎挺,橫梁(豎挺)直接固定于主體結構梁柱或與幕墻脫開一定距離的幕墻專用立柱()上。玻璃面板固定邊采用明框或隱框膠粘結的模式固定于金屬或豎挺上,玻璃面板的另外兩邊接處直接采用玻璃膠或橡膠條密封,當不要求幕墻墻體密閉時,甚至留為空縫。

水平上下兩邊固定面板的幕墻原理示意圖.jpg

水平上下兩邊固定面板的幕墻原理示意圖

豎向左右兩邊固定面板的幕墻原理示意圖.jpg

豎向左右兩邊固定面板的幕墻原理示意圖

這種模式的玻璃幕墻由于減少了一個方向的金屬型材,較常規框架式幕墻顯得更為透明新穎,水平向(或豎向)線條感更為明顯,它更為適宜于透明度高、視線要求更通透的高大空間。

德國柏林CDU總部辦公樓(2000)1.jpg

?褚智勇

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?王曉川

德國柏林CDU總部辦公樓(2000)

建筑師:Petzinka Pink建筑師事務所
上下兩邊固定式玻璃幕墻更為通透,結構支撐柱(2塊玻璃寬度)與幕墻脫開一段距離。為減小橫梁截面尺寸,對應每塊面板接縫設置懸掛拉索(桿)。由于拉索(桿)截面小,對視覺通透性幾乎沒有影響。
德國柏林新克蘭茨勒之角(2000)玻璃幕墻正面及背面  1.jpg
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德國柏林新克蘭茨勒之角(2000)玻璃幕墻正面及背面  
建筑師:海墨特·揚
玻璃面板僅通過豎挺(金屬+玻璃肋)左右兩邊固定(應為膠粘結固定式),支撐豎挺的水平橫梁與幕墻脫開一段距離。由于幕墻無需密封,水平縫直接留空。
北京天文館新館(2005)水平上下兩邊固定的玻璃幕墻1.jpg
 ?褚智勇
北京天文館新館(2005)水平上下兩邊固定的玻璃幕墻2.jpg
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北京天文館新館(2005)水平上下兩邊固定的玻璃幕墻

建筑師:中國航天建筑設計院研究院+王弄極建筑師事務所
玻璃采用8T+12A+8TLow-e中空玻璃,玻璃基本分割尺寸3000mmXl000mm。
玻璃面板橫向由T型鋼龍骨支托,豎向無型材直接密封膠縫。幕墻豎向支撐柱每玻璃單元(3000)一個,間距較密,離玻璃面板距離較近,從外側看視覺效果較常規的橫明豎隱構造通透連貫一些,但室內效果基本類似,不夠通透。
為了提升幕墻透視度,減少幕墻結構柱的數量(加大橫梁跨度)、減小水平橫梁(豎挺)斷面尺寸是合理的途徑。為了控制大跨度橫梁的撓度,許多設計中采用橫梁中間附加適當數量懸掛拉索(桿)的結構處理手法;減小豎挺截面的辦法不外乎是增加玻璃肋。 


兩邊固定與橫明豎隱、橫隱豎明框架式幕墻的區別


水平向兩邊固定面板的玻璃幕墻從外在形式上很容易與橫明豎隱式框架幕墻相混淆;豎向兩邊固定面板的玻璃幕墻從外在形式又很容易與橫隱豎明式框架幕墻相混淆。實際辨別很簡單,從幕墻內側看有無豎向、橫向幕墻框架即可。二者之間最大的差異在于幕墻的通透性,特別是從室內看。

橫隱豎明式框架幕墻從外觀形式上看很像左右兩邊固定面板的玻璃幕墻。.jpg

?褚智勇

橫隱豎明框架幕墻從外觀形式上看很像左右兩邊固定面板的玻璃幕墻。

橫向局部明框、豎向隱框的玻璃幕墻,透過玻璃可以看到面板后的豎挺。.jpg
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橫向局部明框、豎向隱框的玻璃幕墻,透過玻璃可以看到面板后的豎挺。
橫明豎隱式框架幕墻從外觀形式上看很像水平上下兩邊固定面板的玻璃幕墻.jpg
?褚智勇

框架幕墻從外觀形式上看很像水平上下兩邊固定面板的玻璃幕墻,但面板后豎向的框架顯示出其本質。


為什么會產生這樣的兩邊固定面板的玻璃幕墻形式?無疑,控制整體效果的建筑師起了主要作用,幕墻深化設計、實現應該是第二步、第三步的事情。所以,作為建筑師只有了解了更多的各種材料、構造的基本原理才能在其它專業工程師的配合下實現更好的作品。

更多玻璃幕墻知識:
曲面玻璃幕墻及曲面玻璃
波浪起伏的玻璃幕墻——東京國立新美術館
雙層通風玻璃幕墻
點支式玻璃幕墻
玻璃幕墻外層的雙層墻體

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