新型复合材料在城市建筑立面改造中的应用

连军

（甘肃荣铖建设工程有限公司， 兰州 730000）

1 前言

随着时代发展以及技术水平的不断提升，建筑外立面在设计方面也都有了较大的变化，每个时期人们对于建筑外立面性能、美观度等方面的要求有所不同，建筑外立面所具有的功能以及意义也颇具特色。特别是近年来，建筑设计理念也有了较大的变化，更加强调多元化、绿色化、信息化的要求，对于建筑外墙来说，不但要保持外墙的安全性、良好的隔热性能，同时也要具有美观性、环保属性，这就需要加快新型复合材料的研究及应用，将其应用到城市建筑立面改造中，有效提升建筑外立面的性能和美观性。

2 建筑外立面设计作用概述

2.1 保护墙体

外墙作为建筑物的一部分，不但要一定程度上承载相应外部载荷，同时也要按照具体需求发挥围护功能，能够实现良好的安全防护、避免噪声、保温隔热等功能。外墙和外部环境相接触，容易受到环境因素的直接影响，例如温度强烈变化、腐蚀性气体影响等等，从而造成其使用寿命缩短。外墙装饰工程在外保护墙体方面的功能与要求，根据不同的情况，是有所不同的。一般应包括：增强墙体使用寿命，进一步优化墙体功能方面的缺陷，防止对墙体材料作用造成影响。

2.2 装饰立面

从建筑物外观情况来看，其最终效果的主体影响因素在于建筑总体情况（例如建筑的体量、形式、比例、尺度、虚实对比等），同时总体效果也会受到装饰质感、色彩、线型等方面的影响。利用不同墙面材料会形成差异性构造，会形成差异性的应用以及装饰效果。

2.3 优化墙体物理性能

通过墙体的装饰不但可以实现装饰以及墙体保护，同时也可以优化墙体物理性能。墙体饰面层所用材料具有特殊属性，能够有效提升墙体的保温性能，同时也可以实现隔热、隔声等作用。例如很多建筑采取的都是吸热、热反射玻璃，可以将阳光辐射中50%以上的能量吸收掉，能够有效降低资源消耗，改善室内温度。

3 新型复合材料在城市建筑立面改造中的应用

3.1 建筑玻璃

近些年随着社会需求的变化，玻璃技术有了飞速发展，其功能并非简单地实现采光方面的要求，同时也要能够实现光线的优化调节，进行保温隔热，实现良好的安全防护以及艺术装饰等功能。正是因为对于玻璃用途、性能要求不断提升，使得其形成工艺也有了全新的发展，逐渐研发出了钢化玻璃、夹层玻璃、釉面装饰、化学热分解及阴极溅射等全新的玻璃技术，这也大大推动了玻璃在建筑中的应用范围，扩大了其应用量[1]。

第一，钢化玻璃。也称之为建筑幕墙，不但能够有效增强建筑物的通透性，充分展现建筑物的个性，增强建筑物的品质，同时也通过优化的工艺技术进一步增强了建筑玻璃的安全性，从而扩大其应用范围。从性能方面来看，钢化玻璃的抗破坏性能要远超普通玻璃（在15 倍以上），同时钢化玻璃的强度可以按照具体的需要进行优化，具有非常强的安全性，并不会发生自爆的问题，玻璃在破碎时也不会形成碎裂颗粒，不会对人员造成伤害。将钢化玻璃应用到建筑外墙立面中，能够进一步提升安装精度，从而使得建筑外墙的安全性和美观度充分融合。

钢化玻璃在建筑外墙施工时，首先要以设计图纸为基础完成测量放线，从而明确基层标高、玻璃墙中心轴线等等关键位置；之后参照设计图纸进行槽底钢部件的安装，通过膨胀螺栓对其进行有效固定，完成后进行其他部位玻璃槽安装。然后进行槽内底部胶带的安装，并且对相关部件涂漆防锈；然后对于玻璃槽、玻璃块等进行彻底清理，借助玻璃安装机或托运吸盘等工具将玻璃块安装到槽内适宜位置，对其进行调整之后通过塑料块填塞将其固定，完成所有玻璃墙的安装并调整后进行注胶。主要是通过聚苯乙烯泡沫嵌条使得玻璃和金属槽之间紧密结合，之后通过硅酮结构胶进行固定。一般无竖框玻璃隔墙的边框是将边框嵌入墙、柱面和地面的饰面层中，此时只要精细加工墙、柱面和地面的饰面块材并在镶贴或安装时与玻璃接好即可。

第二，夹层玻璃。此种玻璃也是最为常用的安全玻璃类型，在两块玻璃间设置PVB 薄膜，能够形成非常强的强度以及柔韧性，同时具有较好的安全性以及隔音效果，非常适合用于环境噪音要求较高的区域。同时可以达到有效的防紫外线效果，能够有效保护人们、室内设备等不受紫外线影响，同时也可以减少空调制冷电量损耗。除此之外，夹层玻璃即使受到强烈外部载荷影响造成破碎，碎片还是会和PVB 膜保持好整体性，具有良好的安全性。

3.2 冲孔铝板

所谓的冲孔铝板主要是通过专门的设备来对铝板实施不同孔型的冲压板材，完成冲压之后可以实施封边以及喷涂处理，从而避免产生氧化问题。另外，其可以形成不同的色彩，将其应用到建筑外立面的装饰中能够实现非常好的美化效果，已经成为当前建筑外立面最为普遍的产品类型。冲孔铝板具有耐气候性，非常坚固并且具有使用寿命。这使得冲孔铝合金外墙成为同时坚固和时尚的建筑组件，能够舒适地抵抗元素和大风力量。例如对于万科五羊泊寓PORT 进行外立面改造时就采取的是冲压铝板，由于该建筑所在位置属于区域的中心地带，每一年都会有非常多的进入人口，但是受制于资金等方面的限制，其往往集中居住在相对老旧的建筑中，急切需要改善环境。但是受制于周边复杂的环境、资金方面的缺失等影响，对于老旧公寓的修缮是比较困难的。针对此建筑实施改造具有特殊意义，并非只是为了解决此建筑单一问题，而是要找到能够大范围推广的模式，从而应用到其他类似老旧建筑改造方面[2]。针对此，设计人员对于立面上铝板冲孔的方式、比例等实施了充分研究沟通，进行了多次的大样确认，最终采取了波浪形冲孔铝板，从中庭两端包裹延伸至外部的立面。所采用的冲孔样式和已有建筑立面拼接马赛克具有良好的匹配性，同时采取了半透样式覆盖层，能够与建筑灯光配合形成良好的效果，更好地匹配到建筑之外的大量车流。

3.3 建筑遮阳膜、柔性织物材料

织物幕墙就是在聚酯纤维材质底布涂有PVC 树脂而形成的全新型复合建筑材料，属于现代建筑外立面设计中最为重要的材料之一。织物幕墙的优势在于其能够随着建筑造型发生随意的变化，可以实现造型多变性，同时能够根据灯光的变化情况来增强建筑外观的美观度，同时此种材料也具有良好的耐久性，可以实现良好的防腐蚀性，具有较强的抗紫外线属性。另外，该材料也能够实现较好的遮阳隔热性能，不会对周边视野造成遮挡，具有非常强的通透性。织物幕墙施工时主要是利用支撑杆实施安装定位，进行支撑杆防水以及固定之后竖向拉索，使得织物幕墙材料卷轴顺着拉索逐渐展开，利用调节螺栓能够对幕墙垂直度进行调整，从而使得立面张平或形成凸点而完成幕墙造型[3]。

图2 荷兰航空控制中心幕墙改造（织物幕墙）

织物幕墙结合框架系统，对既有建筑的外立面进行翻新改造或新建筑外立面设计应用的一种建筑外立面解决方案。例如在荷兰航空控制中心幕墙改造中就采取了织物幕墙的方案。网孔膜仿佛为幕墙外添加了一层薄纱，使建筑从内部保持对外的良好视野，适用于全新建筑和翻新项目中。根据膜材的颜色，它可以最高阻隔最高81%的热辐射。此外，它经久耐用，能抵抗风、冰雹和太阳辐射等的侵袭。建筑师使用了深色面料，来与立面的原始颜色相匹配。在这个项目中，建筑师将可重复使用的子框架继续保留，使得总投入变得可控。

3.4 外墙涂料

建筑外立面设计时外墙涂料是非常常用的材料之一，能够对建筑外立面实现有效保护、装饰等。当前最为广泛的新型建筑涂料主要包括粉状建筑涂料、弹性外墙材料、夜间发光涂料、纳米涂料、无溶剂涂料等等，例如粉状建筑涂料是现阶段应用最普遍的新型涂料产品，其使用较为便利且成本低，能够在无需添加调和剂的情况下和石膏、石灰等直接应用；弹性外墙涂料属于建筑外立面专用涂料，能够提升外墙装修效果，即使墙体产生开裂也能够对其实施良好的覆盖，能够防止缝隙在应用中的扩展、变形等情况；夜间发光涂料属于现阶段最为常用的外墙涂料，在白天光亮较足的情况下能够将日光吸收储能，可以在夜间光线较暗的情况下进行发光，能够将建筑物外形展现出来，从而有效降低公共照明用电损耗以及市政建设费用，能够实现良好的环保性[4]。

例如佳兆业创享空间上海交通路项目位于普陀区中环与内环之间，原是一处大型老旧酒店，总建筑面积三万余方，尽管建筑陈旧，但是空间特点鲜明，特别是原有建筑的四个采光中庭以及园区内的大面积绿化。在外立面改造设计中，建筑师采用“高性价比”的方式进行改造。经过比选，建筑师选中了可直接在瓷砖上粉刷的外墙涂料，大大节省了施工成本，使建筑“肤色”得到美白，和高明度涂刷的彩色阳台形成鲜明对比。另外，空调机位和晒衣区设置于阳台内，保持建筑外部干净整洁的效果。

3.5 塑料

相对于玻璃来说，塑料的重量相对较轻、成本相对较低，同时可以实现更好的塑形效果，这也促使了其可以应用到更多的建筑设计当中。将塑料应用到建筑外立面中，主要是采取膜材、板材等方式进行应用，这是由塑料的抗腐蚀、防水、透光、质轻、造价低、易塑造等特性决定的。在建筑中使用的塑料一般都属于工程塑料。工程塑料早期被应用于工业产品中，是指有着较高的强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗衰老特性，能够被用作工业零件或产品外壳材料的工业用塑料。当塑料制品作为建筑外墙材料使用时，需要考虑重量、静力学、隔热、隔声、耐候、光学特性、防火、机械应力、抗化学能力、温度范围等性能。这些参数对于一个功能技术合理、满足基本围护要求的建筑外墙来讲十分重要[5]。轻质、耐候、抗腐蚀，具有一定的材料强度和正常使用温度范围，保证了塑料产品可以被安装并长久使用；隔热、隔声、良好的光学特性，保证了建筑室内的舒适度；一定的防火等级和抗冲击强度，保证了突发情况下的建筑安全。除了这些基本性能外，塑料有着其他材料难以比拟的可塑性、柔韧性和可控的透明性，能够塑造出独特的造型和半透明的空间氛围，从而成为一些建筑师钟爱的材料。

建筑膜结构可分为张拉膜和气承表面两类，其中90%使用的是PTFE、PVC、ETFE 这三种材料。例如2010年上海世博会(EXPO)中轴线上的构筑物“阳光谷”采用了张拉膜结构（图3），由白色PTFE 复合膜制成，是当前世界上屋盖跨度最大的膜结构构筑物。

图3 2010 年上海世博会阳光谷

而ETFE 则主要用于充气枕结构当中，如“水立方”国家游泳中心（图4），半透明ETFE 充气膜单元将自然光引入建筑，减少了能耗。

图4 水立方国家游泳中心

塑料板材易于加工、价格便宜、样式繁多，被大量应用于建筑表皮。材料生产商以塑料为原材料生产出丰富的板材产品，如蜂窝板、夹心板、复合板等，可供建筑师自由选择。

3.6 无机预涂装饰板

无机预涂装饰板属于建筑外立面采用新型复合材料之一，其应用性较好，能够应用到不同类型建筑外立面建筑当中，属于节能环保型材料。无机预涂装饰板往往都是在厂内外层加工而在现场进行装配，这样就很好的避免了由于建筑外墙开裂而影响保温性能的情况，并且其表层涂层可以有效延长装饰墙板性能以及使用寿命，避免建筑外墙出现开裂，已经成为当前最新型的外墙保温材料。

4 结语

总的来说，新型复合材料具有良好的性能，例如较好的防腐性能、防霉性能、环保性能等等，将其应用到建筑工程外立面中不仅能够延长使用寿命，同时也可以达到有效的保温效果，实现良好的装饰作用。相对于常规的建筑外立面材料来说，新型复合材料的造价成本相对较低，可以按照建筑所处环境、应用目的选定最为适宜的新型复合材料，推动建筑外立面施工水平以及应用寿命提升，促进现代建筑发展。