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建筑幕墻中窗檻墻及影箱的設(shè)計運用
撰文 陸斌 美國佩里·克拉克·佩里建筑事務(wù)所
窗檻墻在英語里稱Spandrel，其位置處于上下樓層可視玻璃之間，在建筑外立面上作為連接上下樓層可視玻璃的外墻部分，面積占到15%~30%。隨著建筑幕墻的普及和各種新材料（詞條“新材料”由行業(yè)大百科提供）的出現(xiàn)，其美學(xué)的表現(xiàn)性非常豐富靈活。窗檻墻因其位于分隔上下兩層樓板的盡端，覆蓋背后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和吊頂中的管線設(shè)備，并需要防止火災(zāi)向上蔓延，因此窗檻墻又有一系列的功能和規(guī)范要求。本文根據(jù)大量歐美經(jīng)典建筑作品的經(jīng)驗，概述窗檻墻設(shè)計中的考慮要素和日益流行的幕墻Shadow Box(影箱)的應(yīng)用，使建筑師在實踐時既滿足技術(shù)要求，又可以為建筑表現(xiàn)創(chuàng)造出更大的想象空間。
本文中的實例來自于佩里·克拉克·佩里建筑事務(wù)所(原西薩佩里建筑事務(wù)所)的高層建筑作品，希望通過這些建成的實例介紹如何通過窗檻墻和Shadow Box的設(shè)計表達建筑師的設(shè)計理念。
面對一個高層建筑項目，當(dāng)早期設(shè)計研究進行到一定階段，功能關(guān)系、建筑形體等主要設(shè)計問題得到基本解決后，建筑師往往已經(jīng)得到了一個或若干個設(shè)計概念作為繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。此時，根據(jù)初期確定的建筑形態(tài)，設(shè)計師可以借助立面圖、三維效果圖和模型對表皮進行一系列的擴大研究和判斷。對于窗檻墻部分而言，可以從技術(shù)和美學(xué)兩方面來考慮。
在技術(shù)方面，建筑師需要考慮以下因素：
(1)初步確定層高及室內(nèi)凈高、可視玻璃的高度和窗檻墻的高度。由于亞洲通行的幕墻模塊寬度往往是1 200~1 500mm，根據(jù)此模數(shù)可以初步感受幕墻面的外觀效果來考慮幕墻分割比例關(guān)系。當(dāng)建筑師希望設(shè)計超尺寸的幕墻模塊時，需要謹(jǐn)慎考慮其可行性，大尺度玻璃更厚更重，風(fēng)荷載更大，需要更大尺寸的檁條;當(dāng)需要布置可開啟窗時，需要插入較小的幕墻模數(shù)，但同時也增加了成本。在平面布置上，幕墻的模數(shù)需要和其他建筑模數(shù)相協(xié)調(diào)，特別是結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的模數(shù)。
(2)確定結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、照明、噴淋等機電系統(tǒng)需要的吊頂高度。地面架空層高度的國際標(biāo)準(zhǔn)為150mm，很多設(shè)計采用了地面送風(fēng)方式使一部分吊頂?shù)暮穸纫频搅说孛妗?/P>
(3)根據(jù)項目位置和朝向，當(dāng)遮陽成為一個重要因素時，建筑既可以采用幕墻外懸挑的遮陽構(gòu)建，也可以采用外墻玻璃上的彩釉圖案來控制陽光直射，更有采用雙層對流中空幕墻夾控制百頁的做法使建筑物更加節(jié)能(如后文中介紹的水晶塔)。
(4)是否能滿足800mm的窗檻墻防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）寬度要求。
在建筑美學(xué)層面上，建筑師需要考慮以下因素：
(1)材料：同玻璃幕墻一樣，窗檻墻的材料可分為玻璃、金屬、石材（詞條“石材”由行業(yè)大百科提供）或復(fù)合材料幾種。石材的選擇往往只限于花崗石和石灰石，但由于石灰石強度較低，厚度較花崗石會更大。石材用于超高層建筑時，其錨固措施的要求更高。大理石等石材因強度和非勻質(zhì)的特性一般不作為幕墻板材使用。材料選擇不當(dāng)所帶來的后果非常嚴(yán)重，曾以世界上最高的大理石外墻建筑為榮的芝加哥Standard Oil Tower(標(biāo)準(zhǔn)石油大廈)，高346m，在1990年花費8千萬美元才將容易開裂墜落的大理石換成花崗石。因石材自重大，增加了主體結(jié)構(gòu)尺寸，更增加了幕墻錨件以及樓板邊緣的荷載（詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供）要求。與此相反的是，金屬因自重輕、造價低，帶給建筑師更廣泛的選擇，也常�？梢源媸慕o建筑帶來的厚重感，如馬來西亞雙子塔和倫敦金絲雀碼頭商務(wù)區(qū)的加拿大廣場采用的都是不銹鋼幕窗檻墻和遮陽構(gòu)件。
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