金属材料在建筑表皮中的应用研究

摘 要：金属材料凭借其独特的结构性能和时代特征进入建筑表皮领域，展现出非凡的表现力，引领了一股新的建筑风潮。文章在介绍金属材料一般特性基础上，探讨了建筑表皮中金属制品的种类及应用。

关键词：金属材料；建筑表皮；应用

随着金属材料科学与工程技术的发展，金属材料应用领域不断扩大。在建筑领域中，每一次新型金属材料、新型工程技术的出现，都将推动着建筑技术的革新，并对建筑师进行建筑创作，表达建筑美学产生巨大影响。金属材料以其优越的材料性能和独特的视觉效果，已经从建筑中最初的栏杆、扶手等局部装饰构件、建筑内部结构框架，逐渐走向建筑表皮，并决定着建筑所呈现的整体形象，表达着建筑美的意境。如今，金属材料在建筑表皮中扮演着重要角色，对应用金属材料进行建筑表皮的创作与研究，已成为材料科学、建筑学、美学等众多学科争相探索的一个重要课题。

1 金属材料的一般特性

金属具有多样的材料特性，是最坚硬的建筑材料。目前，能够应用在建筑表皮中最常见的金属，主要有钢（不锈钢）、铜、铝、锌、钛、合金等，虽然它们的物理性能和化学性能各自不同，有所差异，但仍具有一些共同的特性。金属材料具有较大的强度、较好的塑性和持久的韧性，能够抵抗强度较大的冲击和承载较大的负荷；具有良好的延展性，易于加工造型；具有优良的导电性和导热性，是电与热的优良导体；具有良好的光反射和吸收能力，且具有金属特有的光泽和较强的视觉呈现能力；工艺性能优越，易于进行各种加工、处理，可以进行各种冷轧、冷拉、冷弯、冷拔等加工，制成所需要的型材、板材和线材，可以通过焊接、铆接等加工工艺，制作尺寸精度好的大型构件；具有良好的表面工艺性，金属表面可以进行各种装饰工艺，从而获得理想的质感。充分利用金属的材料特性，合理地将材料形式与建筑表皮构造有机结合，从而打造出功能与美观集于一体的金属表皮，能够营造出具有鲜明个性的建筑形象。金属材料在建筑表皮应用具有耐候、耐腐蚀、使用寿命长，高强、轻质、利于建筑构件精细化，造型能力强、色彩丰富、质感多样，预制装配化施工和回收率高等优点，也具有保温性能不佳、受温差影响出现膨胀或收缩和一次性投入成本过高等劣势。

2 建筑表皮中金属制品的种类及应用实例

在材料多元化发展的今天，金属材料的应用为建筑表皮增添了新的色彩，成为成千上万种材料中一种独特的存在。在建筑表皮领域，金属材料作为一种相对新型的“后起之秀”，越来越受到建筑设计师的青睐，成为近年来逐渐兴起的一种表皮设计材料。

2.1 金属板材

金属板材因其具有良好的耐候性，并可以通过适当增加厚度或者用其他处理工艺增强其自身强度，而被广泛地应用在建筑表皮中。在应用中通常采用几何图形的平面金属板，也可采用利用现代工艺技术支持生产出的如翼缘折起的异形金属板。金属板间采用焊接或螺栓等连接，可以塑造出精准流畅的规则或不规则形态，充分表达出建筑物美的意境和表现力。随着金属结构和制备工艺的发展，结构与建筑表皮呈现出融合趋势。一是结构作为表皮的骨架。在2008年我国成功举办的奥运会中，一些体育场馆如国家游泳中心（水立方）的设计就是以表皮为出发点开始的，看似随机甚至凌乱的表皮，却具有高效的结构特征，充分体现了理性和最优化选择的结果。二是结构促成表皮的流动，结构与表皮一体两面。金属结构与表皮的融合，使很多流动的建筑表皮设计有了实现的可能，也使得建筑空间的完整性能够得到最大程度的保留，结构与表皮成为建筑的一体两面。

2.2 穿孔金属板

金属薄板通过冲孔机械及电脑数控设备进行打孔，穿孔直径大的可以达到500mm以上，小的孔径可以小于1mm，并且可以根据需要，有着不同的孔间距。穿孔可以采用直线或偏移的方式，以某种规律加工出圆孔、方孔、条形孔、鱼鳞孔等规则形状，还可以拉伸异形孔等不规则形状，形成半透明的特殊肌理，以满足通风采光、吸收噪声和遮阳的需要。以满足建设设计需要。另外，可以根据建筑设计的需求，将孔眼的形状、排列的方式自由发挥，形成各种不同图案的艺术花纹板，增加板材的装饰性作用。穿孔金属板材因其易于加工，并且生产方法高度工业化，加之具有不同的图案表现形式和丰富的表面肌理，使得穿孔金属板材成为一种既经济又实用的通用建筑材料。如上海优衣库（UNIQLO）南京路店就运用了穿孔金属板材。

2.3 金属网状板材

金属网状板材可分为编织型、拉伸型和焊接型三类。编织型网状材料是以金属线材、金属丝材、金属绞线等通过机器进行编织而成的编织类丝网；拉伸型网状材料是金属薄板经过机械切割、拉伸、压平等工序而成的拉伸型板网；焊接型网状材料是金属线材通过特殊方法焊接而成的焊接类丝网。这种板材的孔洞率比穿孔金属板高很多，因而比穿孔金属板有着更高的透明度。金属网状板材具有较高的强度、良好的柔韧性和稳定性，相对轻质，并且加工、装配简单，能够很好地适应建筑的曲面轮廓，保养维护的成本也很低。金属网状材料半透明的肌理，能够在很大程度上过滤掉阳光的辐射，使得建筑变得轻盈，并呈现出高雅的艺术气质。如纽约新当代艺术博物馆外表皮就是选用了压延金属丝网，使建筑表面简洁而文雅。金属夹芯板、金屬格栅、复合金属薄板、金属编织物等金属制品根据建筑设计的需要，也被大量地应用于建筑表皮中，赋予建筑以不同的功能和更为丰富的表现形式。

3 结束语

金属建筑表皮凭其卓越的结构性能、精准的工业化加工方式、可回收重复使用的经济价值和生态价值以及丰富的视觉表现力迅速成为建筑设计中的宠儿，以其特有的质感、肌理和光泽为建筑增添了独特的魅力的。随着金属材料科学的发展和加工工艺的进步，将会有越来越多的金属材料应用到建筑表皮领域，妆扮我们的城市。

参考文献

[1]褚智勇.建筑设计的材料语言[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]梅婧.建筑表皮中金属材料的表现手法解析[D].重庆大学，2013.

作者简介：郑海彤（1994，2-），大连理工大学，本科，专业：金属材料工程。