建筑结构幕墙体系的技术美学表达及技术体系探究——以中国科学院赣江创新研究院综合楼幕墙体系为例

陈建武，栗 兴，黎树坤，李 波，来 瑞

（云南省建设投资控股集团有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

建筑美学的外向显现往往通过建筑物自身的物质实体进行表达，而建筑实体的构成则是通过科学、准确的技术手段进行塑造。在对建筑的艺术性与技术性矛盾且统一的博弈中，一直未能定义最终的结论，最主要的缘由是建筑技术的发展实实在在推动了建筑行业的发展。技术是造福人类的潜在能源，将技术实体化，作为其在建筑创作中工业性、科技性、极致性的美学表达，也是现代主义流派的重要体现。

1 技术美学主义

在当代，技术作为建筑设计及发展的基础动能，人们不断利用新材料、新工艺、新技术等使建筑发展一直处在新陈代谢的状态。人们也在对建筑美学的审视中，逐渐完成从提倡古典美学到工业化、高技化、生态化的现代设计美学转变。在传统建筑美学意识中，尤其在欧式古典建筑中，建筑的外表皮需要通过施以浓重的粉饰、精美的雕琢、复杂至极的雕栏画柱等工艺后，才能将其塑造为合格的建筑作品。而技术美学则更加推崇匀质性、透明性、节能通风性等现代设计元素。从因惧怕粗制的建筑施工痕迹与结构层外露影响建筑美观，而对结构体系完全遮蔽，到逐步显露建筑骨骼与血肉，使用更加精致纯净的材料与更富张力的色彩将其“曝光”，这既是技术美学对传统装饰主义美学的冲击，也是技术升华的直接表现。

2 幕墙体系

幕墙体系的出现预示着建筑表皮革命已经开始。玻璃幕墙具有透明性表皮、精密细致的节点构造、匀质平衡的视觉表现，赋予建筑新的时代特征。而被传统装饰美学视作怪物的金属，通过精密的技术加工，与玻璃结合成为更加清晰的建筑特征。幕墙体系最为显著的美学表现为：协调比例、对立统一、匀质节奏。玻璃的透明性及金属的可塑精致性则是幕墙体系的本质美学特征。

2.1 幕墙体系的美学表现形式

协调比例的设定是指在视觉上采用黄金分割比及平方根二矩形分割比，在玻璃幕墙分格的高宽比中采取协调分格，让横纵线条的穿插给人以视觉上的美感。

对立统一的设定是指玻璃的隐性特征与金属结构的显性特征对立统一，材料肌理，线条粗细、高低、平曲、比例的变化均对美学的冲击性展露无遗。

匀质节奏的设定是指从点线面的匀质设定，将基本几何单元进行有序的排列组合，呈现规律性的递增或递减状态，使整个立面被赋予和谐的节奏。

2.2 中国科学院赣江创新研究院综合楼幕墙体系设定

2.2.1 项目概况

中国科学院赣江创新研究院地处江西省赣州市赣县的西北部储潭镇储潭村区域。项目规划用地1 132亩，建筑面积约20万m2。该项目为中国科学院在江西省设立的第一个院属事业单位，同时也是中国科学技术大学稀土学院的校区所在，工程定位及规模均有极高的发展定位。其中综合楼在整个核心区规划中属于标志性建筑群代表。

综合楼地上建筑面积18 089.60m2，地上共6层（含4层屋顶平面交通连接层），地下局部1层。由3栋楼组成，并通过室外大平台进行连接。其中设有电影院、多功能图书中心、健身文体中心及江景平台等主要核心功能区（见图1）。

图1 中国科学院赣江创新研究院模型鸟瞰

2.2.2 综合楼幕墙体系

综合楼幕墙由7种幕墙系统组成。

1）竖明横隐玻璃幕墙 竖明横隐玻璃幕墙为框架式玻璃幕墙系统，幕墙骨架采用铝合金框龙骨结构，预置埋件形式，幕墙竖龙骨采用断桥铝合金型材，玻璃面板选用Low-E双钢化中空玻璃。

2）铝板幕墙 铝板幕墙为框架式金属板材幕墙系统。面板采用氟碳喷涂铝单板，预置埋件形式，铝单板通过铝合金专用角码与主、次龙骨连接。

3）穿孔铝板幕墙 穿孔铝板幕墙为开放式框架金属板材幕墙系统。面板采用氟碳喷涂穿孔铝单板，预置埋件形式，穿孔铝单板通过铝合金副框与主、次龙骨连接。

4）铝合金格栅幕墙 铝合金格栅幕墙为框架式金属板材格栅幕墙系统。铝格栅采用氟碳喷涂铝方管，预置埋件形式，幕墙竖龙骨采用铝合金型材，角钢与竖龙骨采用螺栓连接，与预埋件焊接固定。

5）玻璃栏板 该系统由玻璃栏板立柱镀锌钢板焊接成型，外罩氟碳喷涂铝合金型材，面板采用夹胶彩釉钢化玻璃，预置埋件形式，栏板扶手采用氟碳喷涂铝合金型材。

6）GRC幕墙 该系统为开放式框架GRC幕墙。面板采用GRC挂板，预置埋件形式，通过不锈钢螺栓将GRC挂板和三维可调节铝合金挂件组连接固定，再通过不锈钢螺栓将GRC板块与横龙骨固定。

7）石材幕墙 该系统为开放式框架石材幕墙。面板采用厚花岗岩，预置埋件形式。

3 幕墙系统在建筑中的美学呈现

3.1 美学表达

通过7种幕墙组合形成综合楼立面幕墙体系。其中运用玻璃、金属、GRC以及石材等材料。金属不再仅用于框架构件上，金属铝板为整个立面体系提供了更加丰富的材料肌理与不同层次的质感，与玻璃的透明感形成对立统一的整体，纯净透明又复杂精密，异性材料之间的连接碰撞在质感和色彩上都产生了强烈的韵律感。

3.1.1 材质表达

综合楼所使用的玻璃、金属、GRC及石材等材料具有不同的属性，材料的质感、肌理、颜色属于截然不同的分类。但通过预设的比例分割，利用玻璃的透明性与金属的科技性，再结合石材的稳定性特质，让整个立面充满了韵律变化，透明玻璃后显露出建筑的“骨骼”与“血管”，精美的金属构件所组成的框架体系与金属铝板独有的科技感相得益彰。综合楼2层以上立面大面积铺设金属铝板网，从网格孔洞中隐约显现第2层立面的材质表达，无论是玻璃体系、混凝土构造体系还是镂空区域都得以协调统一，半透状态凸显技术美学的精致与细节，同时也彰显东方美学所追求的“有”与“无”，“隐”与“透”的哲学思考（见图 2）。

图2 综合楼幕墙体系节点实景

3.1.2 色彩表达

在整个综合楼幕墙系统的色彩处理上，利用色彩构成原理，以白色穿孔铝板幕墙体系和玻璃幕墙体系为主色调，辅以灰色铝百叶幕墙、浅灰色GRC线条、混凝土挂板以及灰色石材幕墙系统的局部色彩变化。利用材质自有颜色，以中性色及冷色调为主要基调，效果明快而又不缺乏调和感。

3.1.3 技术表达

玻璃与金属的结合是技术美学的代表手段。这种明晰且精密的美学形象特征也在综合楼的幕墙系统中得以体现。框架式竖明横隐玻璃幕墙系统采用铝合金框龙骨结构作为其骨骼体系，Low-E双钢化中空玻璃的使用大幅提升了建筑隔热性并具有良好的透光性。由于玻璃在生成过程中镀有金属银膜，能更好地反射远红外线，同时可阻挡室内热能的流失，因此有很好的节能效果。这也正是勒·柯布西耶提出的关于玻璃幕墙“正确的呼吸”和“中和的墙面”的技术方案。

3.1.4 形态表达

从平面上看，综合楼主要由3个功能区组成，通过室外的大平台及连廊使其既相互独立又相互连接。最外层是利用玻璃幕墙体系、金属铝板幕墙体系以及石材幕墙体系顺势旋转覆盖于三大功能区之外，围合形成类椭圆形的建筑“聚落群”。3种对立统一的幕墙体系将原本离散的平面空间聚合其中，将对称、韵律、渐变、平衡、特异等立面要素通过特定设计节奏使其趋于平衡状态。秩序与变换从来都不是完全对立的两个极端，现代技术美学所营造的幕墙体系恰好说明了这一点。

3.2 地域性特征

现代地域性建筑更注重与时代精神和主流审美融合，强调创新且富有可持续的生命力。提炼地域性材料以技术手段进行精加工后，也可让现代的地域性建筑具有时代感和先进性。综合楼作为中国科学院赣江创新研究院的地标性建筑，在满足时代性与科技性的前提下，将赣州客家文化融入其中。客家文化中最为独特的建筑形式是被誉为“东方古罗马城堡”的客家土围楼。客家土围楼存在单环与多环两种建筑形式。利用泥土为基材夯筑，木质材料制成闭环型连廊的土楼，其中心区域均为客家家族的祠堂院落，以祠堂为中心点向外扩散，依次设置祖堂和围合连廊，最外环则被划分为居住场所。绝大多数通廊式土围楼所划分的住房区域基本均等，每户建筑面积约10m2，且所有户室共用廊道及楼梯空间。这种“围”与“院落”的概念在综合楼的设计理念中得以延续升华，利用立面系统围合于3座主要功能区将院落聚合其中。客家人数千年的“天、地、人”三方结合的意识形态在新时代、新的建筑中以新的技术手法得以传承。

4 结语

幕墙体系作为现代科技高速发展、材料迭代更新的时代产物，表达出技术美学的核心思想。利用科技发展带来的新兴建筑技术手段可实现建筑美学艺术化的表达。建筑技术不仅物理层面的实施手段，更可用作表达精神层面的美学表达。建筑幕墙体系作为建筑外表皮，既作为围合结构，又是人类使用新材料、新技术最适宜的载体。在技术主导逐渐成为建筑审美主流价值的今天，人们更愿意接受有血有肉且能满足功能所需的新形态建筑。中国科学院赣江创新研究院综合楼案例充分说明幕墙体系在建筑美学形态中所展现出的协调比例、对立统一、匀质节奏三大特性。从材质、色彩、技术及形态上利用幕墙系统的设计语言传达技术美学，在满足时代性与科技性的前提下，将赣州客家土围楼设计语言传承其中，使现代设计语言与传统地域性文化结合共融。

当下，我们不仅要充分了解幕墙系统的各项特性及技艺手法，更应该思考如何更合理地利用技术手段彰显建筑美学，如何利用理性的技术逻辑完成感性的建筑美学升华。