日本建筑幕墻設(shè)計及施工印象

1、日本建筑幕墻設(shè)計與施工印象作者:潘元元 潘齊歡1、序言近年應(yīng)邀數(shù)次訪問日本，對日本建筑幕墻有了許多新的感性認識。期間我們聽取了日本同行對典型幕墻工程的介紹和交流，了解了YKK、新日輕等公司的幕墻產(chǎn)品研制、加工、檢測等全過程，考查了有關(guān)工程現(xiàn)場，對日本企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，建筑幕墻的設(shè)計理念和水平，工廠化生產(chǎn)制造加工水平，質(zhì)量控制水平，現(xiàn)場施工安裝水平，都留下了深刻的印象。下面就在日本考查了解到的有關(guān)日本設(shè)計施工的部分幕墻工程，經(jīng)整理后，有選擇地介紹給國內(nèi)同行，特別對與日本氣候等條件近似的我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，我以為是可以借鑒和參考的。2、工程淺析：工程之一：水的宇宙船 工程所在地：日本名古屋市

2、這是一個橢圓型觀光步行的玻璃（幕墻）大屋頂，長約106米，最大跨度36米，離地面高度14米，上下部設(shè)計有玻璃的欄桿、展望步行廊、在這一具大的玻璃（幕墻）大屋頂上，還設(shè)計配有各種各樣的噴泉。在玻璃（幕墻）大屋頂下面的回廊有4根大柱子，在上面用彎曲的鋼管，通過鋼梁架架設(shè)在主體結(jié)構(gòu)之上，以保持足夠強度。屋頂主面采用12+中間膜1.5+12的夾膠鋼化玻璃，走廊均為乳白色，水盤采用透明中間膜，使地面陽光閃閃搖動。H鋼的翼緣面把橡皮條遮蓋，安裝的鐵腳通過DPG構(gòu)法來支持。固定鐵件藏在夾膠玻璃后面，使之不外露?？紤]到配合間的間隙不用硅膠，采用條形橡皮條，橡皮條在工場中做成梯子狀，施工時使各個板塊間連結(jié)成一條

3、，因沒打硅膠，侵入的水在橡皮條外圍的槽進行排水。該玻璃（幕墻）的性能：耐風(fēng)壓280kgf/（玻璃承載負荷），面內(nèi)變形1/300無需修補，面變形成1/200無破損、殘留變形（只需硅膠補修）、1/100無破損、脫落。該幕墻的玻璃尺寸H1200W2700，根據(jù)DPG構(gòu)法，以此確定為框形幕墻。這是一個主要以鋼管施工的幕墻，總面積3340，覆蓋建筑南側(cè)，北側(cè)主面，東側(cè)的大約1/3。YKKAP根據(jù)此工程以品質(zhì)保證，降低成本（包括玻璃、硅膠）為主線做了較好的設(shè)計。對平面內(nèi)變形采用吸收自動調(diào)節(jié)構(gòu)造，日本是一個地震多發(fā)國，因地震等會引起玻璃的頻繁活動，該幕墻通過軟聯(lián)接，把力吸收的辦法取得了很好的效果。根據(jù)日本標(biāo)

4、準(zhǔn)通過實驗，耐震瞬間變形角1/100，抗風(fēng)風(fēng)壓2000pa，水密性1500pa等都已確認。該幕墻玻璃爪采用不銹鋼精密鑄造，用X字的變形狀玻璃爪支撐橫長的玻璃。材料通常為SUS304，此工程為防銹采用更強的SUS316，建筑鋼件的加工技術(shù)和經(jīng)濟性，來自德國的加工廠制作。強度為15的玻璃制作，設(shè)計者以低價格，獨特的透明感為意向，通過與法國三高邦公司訂貨，解決了在歐洲幾乎在施工中不使用的防止飛散膠片貼粘加工方法，在新加坡通過YKK進行了施工，取得了成功。對于150米長的建筑物，考慮到工期縮短和經(jīng)濟性，在施工組織設(shè)計中采用構(gòu)造施工與屋頂外裝組合一起施工完成。在一個間隔完成后，采用橫向移動法來提高效率。

5、在實際施工中，他們根據(jù)施工方向制作了相應(yīng)的工具，來提高幕墻施工精度和速度。該工程是YKKAP承擔(dān)的工程，工程從計劃到設(shè)計，后調(diào)試完好，共6個月。材料配件3個月，施工4個月完成。工程三：新國際機場工程所在地：馬來西亞這是一個很有特色的幕墻工程。機場大樓中央酒店的幕墻采用天窗，用于頂部采光。結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，用鋼索支撐的排式豎框。機場主體中央部設(shè)計成圓形狀的幕墻，直徑約50米。和北東支叉的屋頂?shù)奶齑伴L約135M?？紤]到節(jié)能，采用為35.5厚LOW-E中空玻璃，顏色采用涂裝銀灰色。其鐵腳與鋼結(jié)構(gòu)接頭，為了防止螺絲外露，省掉鐵腳的化學(xué)螺帽，采用樹脂蓋蓋掉。考慮到成本和工期，他們在訂貨上采用多元化，從擠壓

6、出型材，到安裝的螺絲，大半從印尼、馬來西亞、新加坡、英國、法國、瑞士、澳大利亞等國外調(diào)配。為保證品質(zhì)管理，他們從加工、組裝、施工，由現(xiàn)場負責(zé)人全面負責(zé)工程的管理。工程四：Changi Airport Station工程所在地：Changi Airport Station，Singapore設(shè)計顧問：Skidmore Owings & Merril LLP(SOM)結(jié)構(gòu)顧問：Ove Arup & Partners(U.S.A)最高高度：38M構(gòu)造：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼梁架產(chǎn)品簡介：基本標(biāo)準(zhǔn)尺寸：W3000H2000玻 璃： 外部：15透明鋼化玻璃內(nèi)部：12透明鋼化玻璃天窗：156中空鋼化玻璃施

7、工面積： 16000主要鋼索：37.5結(jié)構(gòu)的螺旋繩。材 質(zhì)：沖壓襯：22.6高強度不銹鋼撐 桿：50高強度不銹鋼橋形通道：主體襯：不銹鋼管面 襯：不銹鋼網(wǎng)玻璃爪：SUS316精度鑄造隨著新加坡公共交通樞紐樟宜機場的開通，東站的候機樓和機場大樓由2棟長60米，寬20米，高38米幕墻玻璃的門廊。根據(jù)RG構(gòu)法，采用雙層結(jié)構(gòu)，玻璃單位W3000H1000，外部采用15，內(nèi)部12。透明鋼化玻璃。從地下1層向上高37M，全長58.5M的背骨狀梁。采用鋼索繩的鋼梁牽引結(jié)構(gòu)。固定玻璃的由SUS316精密鑄造的玻璃爪。不銹鋼制撐桿。鋼梁索引面有螺絲與高強度。不銹鋼制沖壓材撐桿，強力結(jié)合。在橋形通道的天窗采用美觀

8、堅硬的不銹鋼網(wǎng)襯。工程五；日本住友生命本社大廈工程所在地：日本大阪府大阪市中央?yún)^(qū)該幕墻工程強調(diào)縱向外觀設(shè)計的單元幕墻，柱部用帶有化粧扣的鋁蜂窩型線圈覆蓋，從上段到下段單元幕墻基本尺寸：W2700H4000。間隙部全部采用開放式間隙構(gòu)法。板塊縱襯用鐵腳固定在鋼體上，鐵腳與鋼體用拉鏈固定。板塊分格下框內(nèi)藏有自然換氣裝置，分格間就可自然換氣，化粧扣外加有吊籃引導(dǎo)滑輪。拱局、分格部采用8厚單板玻璃，玻璃為紅外線反射玻璃，板塊搬入后，在現(xiàn)場安裝，皮條部位安橡皮條，板塊施工后，室內(nèi)側(cè)注打結(jié)構(gòu)膠。工程六；Black Pearl工程所在地：臺北市內(nèi)湖四區(qū)小段該幕墻工程采用在三次元曲面板塊幕墻，玻璃為夾有黑色膜

9、層，約1600種中空鋼化玻璃。基本單位尺寸：W1000H4000，曲面有約400種扭轉(zhuǎn)型板塊構(gòu)成。板塊接縫采用連鎖間隙開放式，以確保全部接縫部達到規(guī)定要求?？蚪稽c采用十字型，用螺絲固定。在這個部位設(shè)有內(nèi)藏發(fā)光二級管照明，夜間從遠處望大廈，大廈星光閃閃。工程七：關(guān)西國際機場候機樓 名稱：干式等壓板塊幕墻占地面積：5110000建筑面積：93504總面積：253105這是座落在日本大阪府泉佐野泉州空港的關(guān)西國際機場候機樓幕墻工程。該建筑主題鮮明，建筑幕墻采用干式等壓板塊組成，整體具有滑翔機那種流線感，在設(shè)計時充分利用幾何學(xué)，構(gòu)成半徑1.6km的三次圓曲面，建筑幕墻體延伸到兩端開始收縮，形成蜿蜒的流

10、線面。該幕墻構(gòu)成曲面的幕墻板塊尺寸W36001010，板塊總長度達1.7km。，從設(shè)計者要求來看，既要有苗條的構(gòu)架，又要考慮三次圓曲面制作的復(fù)雜工藝，而最主要的是在惡劣的自然環(huán)境中保持其性能的永久。因考慮到建造地是采用填筑而成，地的不同沉降問題在設(shè)計的伸縮移位中作了充分考慮，節(jié)點部位甚為細膩，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)反映結(jié)果，該干式等壓式板塊幕墻工程，最高水密性超過225f/。左右幕墻品質(zhì)的玻璃板塊，完全是在工廠精心加工成的成品，而工廠現(xiàn)代化的加工條件和水平確保了工程的整體質(zhì)量。設(shè)計者考慮機場所在地特殊惡劣的條件，為解決施工時方便與省力，整個幕墻工程在施工中外部全部采用無腳手架的作業(yè)，大大縮短了施工周期。工

11、程八：品川東口地區(qū)超高層名稱：連鎖密封式換氣漏斗單元幕墻占地面積：35564.491 建筑面積：20465.048 總面積：337119.637在日本JR品川東口地區(qū)由日本興和不動產(chǎn)株式會社、住友生命保險相互會社、株式會社大林組開發(fā)的這棟超高層幕墻是一個標(biāo)志性的建筑，該幕墻設(shè)計成橢圓型，采用連鎖密封式的換氣漏斗單元幕墻。鋁襯全部用白色氟碳樹脂噴涂，外觀美觀、挺拔。這幢幕墻開口部及上下腰部是由玻璃耐火板和百葉片構(gòu)成。百葉片的上部有自然換氣裝置和換氣漏斗組成，整個幕墻的空氣換氣由專門設(shè)計的空氣導(dǎo)入口進入，通過自然換氣裝置和換氣漏斗進行運轉(zhuǎn)， 工廠內(nèi)組裝的板塊在現(xiàn)場較近的工廠把玻璃裝入，打硅膠，直至

12、最終成品，后搬入現(xiàn)場，總板塊數(shù)4262塊。為了使板塊占用塔吊時間縮短，用專用貨運架把板塊搬入，用塔吊把各層的板塊逐層上吊。各層被吊上來的板塊，再用在每層上的吊車運送、安裝。1天施工板塊30塊。工程九：通信傳送中心大廈名稱：連鎖密封式單元幕墻占地面積：22000 建筑面積：13309.82 總面積：157518.75這座幕墻座落在東京都江東區(qū)青梅238號，由東京通信傳送中心建造。建筑物氣勢輝宏，正面入口的四周采用明框幕墻組成，中間是一個巨大的無墻空間，整個幕墻運用連鎖密封式單元幕墻的形式結(jié)構(gòu)。門中央有140的水溝槽。突出正面格子樣式，外部露出的鋼架連結(jié)構(gòu)造體，貫通幕墻整個玻璃面的設(shè)計。板塊W20

13、25H4050為基本定格尺寸，板塊間隙縱、橫部用橡皮條，采用連鎖密封法。如此具大的幕墻，考慮到施工性，其板塊接縫部采用硅膠發(fā)泡襯，它是用密封干燥法成形的部品，在現(xiàn)場進行施工的。幕墻與鋼結(jié)構(gòu)連結(jié)內(nèi)部露出的鐵腳極為緊湊，由簡單形狀組成的鐵腳予以聯(lián)接貫通。由于采用單元幕墻的形式結(jié)構(gòu)，大大提升了工程進度和施工質(zhì)量。通信大廈的橢圓斜面幕墻，采用大型板塊法組成。圓筒形狀的頂部、設(shè)計有斜面大型單元板塊施工的天窗。為使雨水在天窗上排水流暢，橫部襯全部設(shè)置在內(nèi)部，從外觀來看，突出了設(shè)計強調(diào)的縱向線條感。大型板塊（最大W2025H8508）只有縱向設(shè)有伸縮縫，板塊的縱部襯間注有硅銅膠，設(shè)計師還設(shè)計了橡膠制的一次性

14、排水導(dǎo)管，在斜面下部集水后，把水排到外部的構(gòu)造。二次排水槽的間隙是用不銹鋼板卷制的套筒，斜面下方層層重疊，不用硅膠，采用干式收尾。 工程十：東京大廈名稱：單元幕墻（房檐、吸氣孔、上升型電動 ） 該幕墻座落在東京都港區(qū)臺場231，幕墻設(shè)計鑲?cè)牖◢弾r的PC板和均衡開口部，具有的眺望美感，是一座有著獨特創(chuàng)意水平的單元幕墻。設(shè)計強調(diào)突出橫向線條的具體化表現(xiàn)，以控制日射的侵入，每塊板塊開口部，從外墻面縮進500，同時橫料通長，中橫料前設(shè)有435大的鋁襯房檐。外部采用熱反射玻璃，另外，室內(nèi)側(cè)采用鋼化玻璃，設(shè)置維修時內(nèi)屏，從而形式雙層玻璃覆蓋。玻璃與玻璃之間設(shè)有上升型電動百葉窗，房檐蓋，既能防止日射的侵入，

15、又能達到采光功能。存在幕墻內(nèi)的熱量從吸氣孔通過排氣管向外排氣。幕墻內(nèi)中間扣板內(nèi)有節(jié)能換氣裝置，使之達到自然換氣。3、日本建筑幕墻的發(fā)展與變遷縱觀以上淺析的日本建筑幕墻工程，我們可以追溯一下日本建筑幕墻的發(fā)展與變遷日本建筑幕墻源于自六十年代開始設(shè)計施工，1963年日本的建筑標(biāo)準(zhǔn)法修正放寬了對高度的限制后，隨著超高層大廈的開發(fā)，建筑幕墻系統(tǒng)的設(shè)計運用開始發(fā)展，采用鋁型材構(gòu)件，耐候鋼材料，密封式構(gòu)造法，建起了日本最早期的建筑玻璃幕墻，其代表項目有：64年建造的新大谷酒店，66年建造的日本經(jīng)濟團體聯(lián)合會會館，68年建造的霞光大廈為代表，揭開了日本建筑幕墻的發(fā)展序幕。 七十年代，在遭受了2度石油危機后，

16、作為節(jié)能型的建筑幕墻，開始使用熱反射玻璃，鋁板幕墻開始出現(xiàn)，高度設(shè)計較底的建筑，大量涌現(xiàn)出了我們稱之為“橫連窗”的設(shè)計，同時，固定玻璃采用密封膠的SSG構(gòu)造法得到了普及，玻璃幕墻在超高層建筑中得到了很好的運用，其代表項目有：71年建造的京王酒店和日本IBM總部，74年建造的新宿住友大廈和三井大廈，76年建造的美國駐日本大使館，79年建造的商船三井大廈和新宿大廈等。八十年代，隨著增加建筑幕墻附加價值的各種核心技術(shù)的開發(fā)，使日本建筑幕墻系統(tǒng)進入了大幅度發(fā)展的時代，建筑幕墻設(shè)計技術(shù)要素呈現(xiàn)多樣化，干掛石材設(shè)計施工，SSG構(gòu)造設(shè)計、邊框構(gòu)造設(shè)計，以及氣流系統(tǒng)、WTA系統(tǒng)、自然換氣系統(tǒng)開始運用。鋁熱噴涂

17、鋼板、氟樹脂涂層、厚鋁板、鈦板、GFRC、電磁波吸收體等新材料技術(shù)也不斷運用，半單元式施工方法、單元式施工方法、鋁窗框PC鑲嵌施工方法開始采用。其代表項目有：82年建造的新宿NS大廈，85年建造的螺旋大廈和ASICS總部，86年建造的ARK大廈，87年建造的梅田中心大廈，88年建造的OMM大廈和NEC總部大廈，89年建造的日本火災(zāi)橫濱大廈等。九十年代，日本的建筑幕墻設(shè)計安裝，開始過渡為“單元式”系統(tǒng)，即建筑幕墻公司在工廠加工安裝好所有組件后，再運往施工現(xiàn)場拼接組裝。這種系統(tǒng)由于工廠加工精度高，施工簡便快捷，很快在日本的到了普及。同時，在設(shè)計方面流行透明的外立面效果，在建筑物的底層部分則大都采用

18、點支撐玻璃的DPS構(gòu)造法。其技術(shù)以上采用：鋁框架石材施工法、點支玻璃構(gòu)造法、拉索系統(tǒng)、硅酮密封條構(gòu)造法、MJG 構(gòu)造法(Minimum JointGlazing)、PFG (Piece FramedGlass)構(gòu)造法，在材料運用上開始多元化，LOW-E玻璃、蜂窩鋁板、電磁波吸收瓷磚、再生木、光觸媒防污染涂層、太陽能光電模塊等層出不窮。其代表項目有：91年建造的東京都市政廳，93年建造的梅田藍天大廈（SSG構(gòu)造法）、 三井海上名古屋大廈（干掛石材施工法）、地標(biāo)大廈，94年建造的關(guān)西機場、新宿島lsLAND大廈（鋁蜂窩板），95年建造的德間書店總部、新宿MAYNDS大廈，96年建造的東京國際會議中

19、心、電信中心大廈，97年建造的CUBE（DBG構(gòu)造法）、 MIHO博物館、98建造的仙臺AER(露縫接頭構(gòu)造法)等。進入2000年代，日本建筑幕墻環(huán)繞以環(huán)境為主題，推進了自然換氣、遮斷日照、防止結(jié)露、氣流循環(huán)系統(tǒng)等核心技術(shù)的開發(fā)，并運用到各種類型的建筑幕墻立面上，同時雙層幕墻正在高速開發(fā)運用。在日本建筑界看來，雙層幕墻系統(tǒng)不必借助空調(diào)的力量即可減輕外墻至內(nèi)側(cè)之間的區(qū)域熱負荷，可以減少煤和石油等能源的使用，同時可以抑制CO2的排放，因此，他們不僅是將外立面幕墻設(shè)置為雙層，而且在研究夾層內(nèi)溫?zé)岘h(huán)境的仿真技術(shù)和評定技術(shù)方面做了許多工作。其技術(shù)要素突顯在三個方面：遮陽技術(shù)（外設(shè)百葉簾、水平及垂直百葉）、雙層幕墻系統(tǒng)、防結(jié)露技術(shù)。在材料方面運用了：彩釉玻璃、耐熱強化玻璃、陶土板等。其工程代表項目有：00年建造的品川城際大廈A， 0