幕墙在建筑外立面装饰设计中的应用研究

詹福善

（福建瑞兴达幕墙设计有限公司，福建 福州 365100）

0 引言

目前，随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业发展迅猛，人们对建筑工程装饰也提出了更加多元的需求，不仅要求建筑工程装饰要保证基本的功能属性和质量，同时也必须具备一定的舒适性和美观性，能够为使用者提供更加满意的居住体验，建筑幕墙的应用为建筑装饰提供了更多的选择。建筑幕墙是建筑物的外墙护围，不承重，像幕布一样挂上去，故又称为悬挂墙，是现代大型建筑或高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。在建筑外立面的设计中融入幕墙设计，不仅可以起到良好的装饰作用，而且施工手段灵活、工艺成熟、主体结构适应能力强，可以极大地满足建筑装饰各方面的需求。

1 幕墙在建筑外立面装饰设计中的应用优势

建筑工程幕墙通常是由外墙和采光罩构成，是一种相对独立的结构，并且具有一定的微动能力。将幕墙应用在建筑外立面装饰中，可以在很大程度上提升建筑物的美感，提升建筑功能，同时也能给从事外立面装饰设计的工程师带来更多设计方面的选择[1]。

1.1 拓宽设计思路

将幕墙应用在建筑外立面装饰中，可以让外立面的设计拥有更多元的选择。因为在建筑行业高速发展的情况下，幕墙使用的材料和设计的方案本身具有多元化的特点，施工工艺也更加成熟，这也进一步增加了幕墙装饰效果的多样性，所以设计师在进行建筑物外立面装饰设计时，就可以结合幕墙的应用让设计思路更加开阔，让设计方式更加灵活。而且幕墙设计的技术和工艺通常比较先进，这也能够为外立面装饰提供一定的技术指导，有助于实现装饰工程新型设计理念和施工技术的深入应用。

1.2 优化设计方案

将幕墙应用在外立面装饰中，还能在一定程度上优化设计师的设计方案。因为设计师在进行外立面设计时，需要对影响设计方案的客观因素进行分析，并最终结合一定的设计理念和设计思路促使设计方案最优化。但是在具体的实践中不难发现，很多设计师的奇思妙想很难借助实体工程进行完美的诠释与表达，这也就导致建筑工程外立面的施工效果与预期存在一定差距，甚至会在一定程度上与设计初衷相背离。而将幕墙应用在外立面装饰中，能够在一定程度上促使设计理念的具体落实，不仅可以让外立面的装饰效果达到最优状态，同时也能让最终呈现的效果高度符合预期。

1.3 提升装饰效果

幕墙应用在外立面设计中的最重要价值就是可以实现外立面效果和功能的统一。设计师需要站在宏观角度对外立面的功能和外观进行整体设计，并利用一定的技术手段对内部空间进行优化，不仅可以保证外立面的整体效果，同时也能进一步提高建筑内部的实用性[2]。除此之外，幕墙的应用还能在一定程度上节约施工企业的施工成本，不同幕墙形式的结合，可以实现多种材料的优化组合，灵活的材料搭配也能进一步提高外立面的整体性与协调性，各种新型的幕墙材料，不仅性能更加稳定，而且更加环保，所以幕墙材料的大量应用能够在一定程度上降低建筑工程对传统施工材料的依赖，因此也可在一定程度上节约成本。

2 幕墙在建筑外立面装饰设计中的应用实例

2.1 工程概况

案例工程位于南平市，是一个文化场馆，设计师出于经济性和美观性考虑，将建筑外立面打造成玻璃幕墙结构，建筑所在地地面粗糙度类别为B类，按B类地区计算的工程基本风压为0.35kN/m2，抗震设防裂度为6度。

2.2 风荷载计算

幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中可知，采用风荷载计算公式为：

式中：

wk——作用在幕墙上的风荷载标准值，kN/m2；

βgz——瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型，按以下公式计算其中g为峰值因子取为2.5，I10为10m高名义湍流度，α为地面粗糙度指数；B类场地I10=0.14，α=0.15；

μz——风压高度变化系数，按规范规定取值，根据不同场地类型，按以下公式计算：B类场地μz=1.000×

μsl——风荷载体型系数，按规范规定取定；w0为基本风压，按全国基本风压图，南平市地区取为0.35kN/m2。

2.3 地震作用计算

地震作用计算公式为：

式中：

qEAk——水平地震作用标准值；

βE——动力放大系数，按5.0取定；

αmax——水平地震影响系数最大值，按相应设防烈度取定，南平市地区设防烈度为6度，根据本地区的情况，故取αmax=0.04；

GAk——幕墙构件的自重，N/m2。

2.4 玻璃幕墙的系统化设计

该工程的玻璃幕墙系统贯穿于建筑设计的整个过程，在进行设计方案编制时，设计师需要重点考虑玻璃幕墙系统的设计，并能够结合建筑的具体功能、空间、形态和环境等要素，进一步拓宽设计思路，让建筑的外立面设计的更加美观和节能。在该装饰工程设计中，设计师为了突出建筑的会展功能，对本建筑的北侧和西侧外立面进行了初步设计，并由此确定了建筑的主体基调。玻璃幕墙的应用，不仅能够体现出一定的围护功能，同时也让建筑具有了更好的采光和通风性能，可极大程度的提高该建筑的使用功能，并帮助施工企业降低施工成本。当建筑的主要基调确定后，设计师还要对幕墙系统未覆盖到的局部区域进行完善设计，最终形成一套集艺术性和实用性为一体的幕墙系统，该文化场馆的最终幕墙设计效果如下图1所示。

图1 文化场馆幕墙设计效果图

2.4.1 主立面玻璃幕墙设计

该建筑装饰工程的幕墙设计，以北立面和西立面为主立面，主要结构为玻璃幕墙与遮阳板，内层为明框玻璃幕墙，外层为白色三角形穿孔铝板，这种设计方案不仅能够保证幕墙的整体性和采光，还能让建筑工程具有更高的通透性。在北立面上的菱形和倒三角形线条可以让建筑的前厅有更加宽广的视野，在玻璃幕墙外设计师还设置了室外平台。而外层的三角形铝板单元也可巧妙回应建筑多次出现的飞翼造型，同时也与北侧立面上菱形和倒三角形窗口构成的斜角几何遥相呼应。这种玻璃幕墙设计可以让建筑室内的视线更为通透，同时也能营造出一种自实向虚的渐变效果，给人更强烈的视觉冲击。设计师在会展主立面幕墙西北角的转角处做了特殊的处理，由于建筑西立面并非垂直于水平面，其上端向外飘出约6m，这意味着西立面与北立面之间存在不规则倒角。所以为了突出建筑形体在水平方向上舒展的形态和屋面的“漂浮”造型，转角处采用了倒锥型的过度弧面，即上下边缘线在转角处的圆弧半径不同，二者分别与北立面所在平面相切。如此的转角设计不论是从北侧观察还是从西侧观察，体块转角处的形式都富有动感，整个形体都有向西而动的趋势，同时也是对西侧城市绿轴的呼应，西北转角玻璃幕墙的设计如图2所示。

图2 西北转角玻璃幕墙设计示意图

2.4.2 配套塔楼玻璃幕墙设计

配套塔楼的幕墙设计很好地延续了建筑整体形态，并且将玻璃幕墙和铝遮阳板进行完美搭配，遮阳部分的外轮廓线在Z轴上随着体块的轮廓产生一定的变化，使建筑每一层的线条更加灵动。在配套塔楼的幕墙方案设计中，设计师需要充分结合建筑形体的要求对塔楼每一层的边缘形状进行确定，既要保证造型的线条感和科技感，同时也要以经济性和美观性为原则[3]。在本次建筑工程的塔楼幕墙设计中，设计师使用了Grasshopper插件对玻璃幕墙轮廓进行反复推敲，程序的输入端为塔楼的标准层外轮廓线，为对应的塔楼形体，包括玻璃和楼板，最后综合考虑形体和标准层布置后确定了类五边形的塔楼形式，如图3所示。

图3 塔楼外轮廓形式示意图

2.5 应用玻璃幕墙的艺术表现

玻璃幕墙的材料艺术表现：

（1）透明性。透明作为玻璃材料的最大特点，现如今己经不是简单的视觉上的一览无余，而是一种兼具功能意义的美学表现。因为玻璃材料具有良好的视觉穿透性和透明度，所以可以有效拉近环境和建筑之间的距离，让建筑与自然更加兼容。而且玻璃的透明性也让建筑工程更加通透、开放、轻盈和灵动。

（2）反射性。反射也是玻璃的重要特征之一，现代建筑大师密斯就认为反射是玻璃的最本质特征，因为玻璃的反射性可以让建筑和周边环境形成一定互动，例如蓝天白云、山川湖泊、花草树木都可以在玻璃幕墙上映射出来，那么建筑表达也就会融入一定的环境因素，从而形成光影交织、色彩变化的多种视觉效果。

在空间艺术的表现上，玻璃幕墙主要是对人心理的界定，因为玻璃幕墙具有光线和视线的通透性，所以玻璃幕墙界面既是两个空间的分格屏障，又是两个空间的连接桥梁。该程充分利用了玻璃幕墙隔而不断的特点，让室内外空间具有更加丰富的层次。当室外光线穿透玻璃幕墙时，光线通过一定的折射、反射和透射，就能够在幕墙的结构构件和建筑实体形成斑驳的光影，并随着时间的变化形成多种视觉形态，因此能够让建筑空间更加充满活力、更加立体。除此之外，玻璃幕墙还能给予人们关于三维形体和定向、定时的重要帮助。

3 结束语

综上所述，建筑幕墙具有其他材料无法替代的装饰效果，所以将幕墙设计应用在建筑外立面设计中，对于建筑工程来说不仅经济效益显著，而且还能有效提高建筑的外在美感，对于打造现代化城市也有一定的推动意义。设计师在进行外立面设计时，一定要充分结合美学、力学、环境学与艺术学等多领域的学科知识，对建筑外立面进行合理设计，并尽最大可能做到幕墙设计和建筑设计的高度协调和兼容，在保证建筑功能的基础上为人们提供更加良好的建筑环境，进而推动我国建筑行业的可持续健康发展。