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建筑帷幕，是建筑師和帷幕設(shè)計(jì)師為建筑而精心設(shè)計(jì)的時(shí)裝。
讓•努維爾 (Jean•Nouvel) 曾經(jīng)說過：“建筑的將來不是建筑的”，他認(rèn)為不應(yīng)該把建筑看作是獨(dú)立的個(gè)體，而應(yīng)該與復(fù)雜的社會(huì)和城市的文脈共生共存。一棟建筑物是在一個(gè)特殊的地點(diǎn)為著特殊目的，并在一個(gè)特殊的地域環(huán)境下建成的，建筑師必須尋找這種特殊因素的規(guī)律性才能面對(duì)當(dāng)代的材料技術(shù)的發(fā)展和豐富多彩的地域文化，給建筑以真正的藝術(shù)和生命。建筑外帷幕就是這個(gè)建筑的藝術(shù)和生命!筆者曾與讓•努維爾大師及其團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)了紐約十一大道 100 號(hào)項(xiàng)目的帷幕，在此回顧幕墻設(shè)計(jì)過程，剖析建筑技藝(圖 1)。
圖1 紐約十一大道100號(hào)
讓•努維爾擅長(zhǎng)抓住城市文脈實(shí)體環(huán)境特征，外帷幕總是設(shè)計(jì)得別具心裁，讓人難以想象又無法超越。法國(guó)阿拉伯文化中心點(diǎn)睛之處是背立面用照相機(jī)鏡頭組合方法設(shè)計(jì)的帷幕裝置;洛桑文化會(huì)議中心的東立面與西立面采用不同顏色的金屬表面，其目的是與周圍環(huán)境相稱�？ㄋ柕亩喙�(圖 2)是用多層次領(lǐng)結(jié)組合的帷幕遮陽裝置(圖3)，分別遮擋東、西、南、北不同照度的強(qiáng)烈陽光，這些帷幕個(gè)性化設(shè)計(jì)的作品都成為有強(qiáng)烈生命力的建筑藝術(shù)品。
圖2 卡塔爾多哈塔
圖3 多哈塔的多層次領(lǐng)結(jié)遮陽裝置
紐約十一大道 100 號(hào)的外帷幕是最難實(shí)施的項(xiàng)目之一。2004 年8 月筆者以帷幕設(shè)計(jì)師的身份在巴黎與努維爾討論多哈塔的實(shí)施設(shè)計(jì)，偶然間看到了努維爾紐約十一大道100 號(hào)公寓的設(shè)計(jì)方案，它真的如同在說夢(mèng)話(讓•努維爾說自己許多好的構(gòu)思都是在睡覺時(shí)完成的)：幕墻相鄰的每塊玻璃要大小不同，每塊玻璃要有不同的角度，每塊玻璃要用不同顏色和配置……努維爾想利用光線投射到建筑物時(shí)產(chǎn)生的不同角度的光線折射、色溫變化、大小有別，令建筑如同璀璨耀眼的鉆石，絢麗奪目(圖 4)。僅僅幾句如夢(mèng)的話，便讓帷幕設(shè)計(jì)師和工程師生不如死……
幕墻配置大小不同，產(chǎn)生很多種工況
傾角方向、傾角大小的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)示
圖4
項(xiàng)目位于紐約曼哈頓中心西南方，向南遙望自由神像，向西可俯瞰哈德遜河美景，與新澤西州隔河相望，距華爾街只有幾站路，工程幕墻于 2006 年由一家紐約公司簽訂工程承包合同，一年多來設(shè)計(jì)進(jìn)展甚微，連模型都沒有做好便自動(dòng)放棄。
在這個(gè)工程中，讓•努維爾卻一反常態(tài)，采取了極其“簡(jiǎn)單”的大面積幕墻做法，讓窗格的大小、角度、顏色都有所變化;對(duì)他來說，只是窗的形態(tài)有點(diǎn)變化而已。這種無序的、錯(cuò)位的建筑形態(tài)，正是建筑解構(gòu)主義中的極端，它無法量產(chǎn)，難以模塊化，很難從現(xiàn)代材料和加工技術(shù)進(jìn)步中得到太多實(shí)惠。項(xiàng)目外帷幕是建筑的西面和南面，由約1700 塊相鄰大小不同、角度不同、顏色和配置不同的方形玻璃窗格構(gòu)成，幕墻采用單元式構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）合成大板塊(圖 5)。
在紐約曼哈頓這個(gè)寸金尺土的黃金地段，沒有加工、堆場(chǎng)的地方，更沒有塔吊和停車的地方，這些難點(diǎn)是以前所有已知項(xiàng)目中都沒有遇到過的!
通過對(duì)項(xiàng)目的分析終于找到設(shè)計(jì)突破口，采用大模塊分割的辦法。在 11 英尺橫向的層間(3.3m)和一個(gè)少于 40 英尺(12m)的豎向?qū)挾确挚p，這恰恰也是一個(gè) 40 英尺長(zhǎng)的開頂貨柜的最大裝載尺寸，適合工廠加工后長(zhǎng)途運(yùn)輸。就這樣，我們確定了每個(gè)安裝板塊的最大尺寸(圖 6)。然后把窗口布局按橫向、豎向、左側(cè)向、右側(cè)分成 4 種狀態(tài);把 32 種窗口分格尺寸按照窗口布局變化分成 72 種工況;根據(jù)它們的旋轉(zhuǎn)方向，對(duì)因上、下、左、右位置變化引起的方向混亂進(jìn)行調(diào)整;又基于不同的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整和規(guī)定各種位置影像反射的方向角度再把玻璃本體材質(zhì)色系分成綠、藍(lán)、灰 3 種;最后根據(jù)玻璃大小引起的強(qiáng)度差異，把玻璃配置分為三種：GT(8(LowE)+16A+6+1.52PVB+6)、GT2(8(Low-E)+12A+8+1.52PVB+8)和 GT3(10(Low-E)+9A+10+1.52PVB+8)，這個(gè)配置使不同大小的玻璃強(qiáng)度達(dá)到要求，重量盡量減輕、厚度幾乎一樣。然后，對(duì)每個(gè)小單元進(jìn)行分類、編碼，把建筑師對(duì)幕墻的要求逐一歸類，分為各種尺寸模塊、角度模塊，在立面做 90°多次反復(fù)旋轉(zhuǎn)，便形成許許多多工況效果，再加上玻璃的配置和顏色的異同，經(jīng)過排列組合，便有數(shù)百種板塊效果了。這種規(guī)則約定、可控有序的設(shè)計(jì)，滿足了建筑師大小不一、顏色各異、分格無序的特殊要求�；谶@個(gè)工程的實(shí)際情況，既沒有相應(yīng)的軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，也沒有參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，只能以表格進(jìn)行設(shè)計(jì)和定位(圖 7)。
圖5 各幕墻單元間的分格及其關(guān)系
圖6 板塊的最大尺寸11mX3.3m
圖7 各種板塊的種類和工況列表
然而，還有一個(gè)重大問題未能解決，就是幕墻框的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題。每一個(gè)玻璃板塊基底部的鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）是一個(gè)四點(diǎn)共面的基準(zhǔn)面，上面的鋁合金幕墻框是與其成角角夾角或邊邊夾角的另外一個(gè)平面，這個(gè)平面有很大一部分四角不共面，而中間的玻璃平面又與這兩個(gè)面成角角夾角或邊邊夾角。這是一個(gè)隱性設(shè)計(jì)加工難題，它的難度在于工藝不外露，而且構(gòu)造位置非常狹窄，在這個(gè)參數(shù)化軟件又不適合和無能為力的項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、安裝工藝設(shè)計(jì)都無法施展(圖 8)。組成的單元平面基底是正矩形，矩形單元內(nèi)斜角擺放玻璃，角度從 2º至5º，最大凈高差 =sin5º×3 300 ≈92mm;除了玻璃展開后成菱形放線裁切外，更大問題是合成單元板塊的材料又要以不同角度裁切后合框，但在考慮加工和施工工藝中，長(zhǎng)度精度和角度精度都必須很高，否則接口不密封;編碼角度最大 5º，玻璃對(duì)角凈高差有 92mm 之多，這意味著合成玻璃板塊的鋁合金框必將高于150mm(圖 9)，建筑師又要求框的寬度只能控制在40mm 之內(nèi)，如此又高又窄的幕墻構(gòu)造如何實(shí)現(xiàn)?如何可以讓它們組合成框并相互固定?冷橋問題又如何解決?材料加工和拼裝過程中的玻璃、鋼材、鋁合金、尼龍、橡膠，都要不同角度切裁。盡管都認(rèn)真做了，但還是不得要領(lǐng)，做出的模型質(zhì)量和外觀標(biāo)準(zhǔn)要求相去甚遠(yuǎn)。由此可見，現(xiàn)在項(xiàng)目的難點(diǎn)轉(zhuǎn)移到加工上了，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一套加工可以操作的工藝技術(shù)，讓不同角度的玻璃能穩(wěn)定地鑲嵌進(jìn) 4 條不同傾角的斜邊里面，而且要合框、做冷橋、拼縫成大板塊(圖 10)。
圖8
圖9 單元玻璃、內(nèi)框、外框三個(gè)面不平衡
圖10 工人在組合幕墻大板塊
還有一個(gè)角部外觀問題，幕墻的外框各邊并不平衡，產(chǎn)生了四點(diǎn)不共面，這時(shí)兩邊交會(huì)的角便不平整，需要作進(jìn)一步的分解設(shè)計(jì)處理，讓交會(huì)角的內(nèi)邊相交，把兩條鋁邊料的小三角形都銑出來，補(bǔ)上一個(gè)小方塊，這樣就可以讓所有邊、角平滑過渡了。角內(nèi)做好防水密封后，以機(jī)械插入方式固定，無需加裝螺釘（詞條“螺釘”由行業(yè)大百科提供）。這個(gè)做法得到了讓•努維爾的可(圖 11)。經(jīng)過多次設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的反復(fù)多次試驗(yàn)后完成幕墻結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)、材料、加工和施工工藝的設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)工作，項(xiàng)目得以順利開展下去。
圖11 4點(diǎn)不共面的邊、角部平滑過渡
為了理清正矩形合框的結(jié)構(gòu)部分和角度變化的固定裝飾部分材料的關(guān)系，把內(nèi)外兩層組件分別設(shè)計(jì)成不同的型材和層次。每條邊的材料部分必須組合后再加工：把型材切成足夠長(zhǎng)度，按邊 - 邊設(shè)計(jì)角度進(jìn)行組合并臨時(shí)固定，進(jìn)行切角加工，切裁后把零件拆開，再進(jìn)行組框、裝密封條、裝配玻璃、固定、打膠、封邊、合成板塊(圖 12)。
圖12 預(yù)裝--整體切角--拆開--組框--裝玻璃、合板塊
紐約當(dāng)?shù)匕惭b工人費(fèi)用極其昂貴，現(xiàn)場(chǎng)又沒有堆場(chǎng)、停車、加工的地方，所以必須做成巨大單元板塊構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝。另外工程圖文資料必須使用英制標(biāo)注、英制鋼材、美國(guó)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(項(xiàng)目為法國(guó)設(shè)計(jì)師、美國(guó)工程)，以配合整套設(shè)計(jì)圖紙的完成，這些都使習(xí)慣十進(jìn)制中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的我們感覺萬般不暢順。盡管設(shè)計(jì)圖上的問題解決了，還是有不少加工和施工的壓力。
一個(gè)位于八層轉(zhuǎn)角處的大單元(圖 13)，總長(zhǎng) 36 英尺 9 英寸半(約合 11m)，高 11 英尺(約合 3.3m)，內(nèi)有 17 個(gè)小單元，最大玻璃板塊 2 620mm×1 460mm，最長(zhǎng)玻璃 3.3m×1.0m。有 12 種不同規(guī)格、15 種不同角度、8 種不同的配置，兩個(gè)開啟扇。這個(gè)單元在工廠做好后重達(dá) 8t，要用一個(gè) 40 英尺長(zhǎng)的開頂貨柜單獨(dú)裝載，運(yùn)輸過程中固定它的鋼材就達(dá) 4t，這個(gè)單元板塊上下各 4 組預(yù)埋件固定在層間樓板上，由于是彎曲板塊，所有位置都在三維測(cè)量下施工。設(shè)計(jì)時(shí)必須清楚表示玻璃板塊的角度、大小以及兩大板塊之間的接合，工廠加工同樣要使用三維定位，才能夠減少安裝時(shí)誤差。設(shè)計(jì)師還叮囑在視覺高度上盡量讓玻璃角度垂直，以減少視覺錯(cuò)誤和不舒適的感覺，這也讓我們感覺到建筑設(shè)計(jì)的人文關(guān)懷是通過一個(gè)個(gè)細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。
圖13
在生產(chǎn)過程中，帷幕設(shè)計(jì)師經(jīng)常在工廠檢驗(yàn)加工工藝，指導(dǎo)工廠采取了一些特別的措施以順利地完成大板塊加工。成框鋁型材有十幾種，大小不一、角度不同，分組編碼和線性生產(chǎn)，才會(huì)少出錯(cuò)誤。具體措施如下：1)幕墻板塊打膠工況復(fù)雜，要分段多次延時(shí)進(jìn)行;2)鋼材、玻璃、鋁合金、尼龍、橡膠等材料尺寸繁多，每組加工都必須在同一班次完成，否則容易混亂; 3)鋼結(jié)構(gòu)截面是英制規(guī)格，用材不多，只能自制;4)單元組合成巨大板塊，每個(gè)大板塊有數(shù)噸重，固定工裝，防水包裹，發(fā)泡保護(hù)，木板防撞，裝貨柜運(yùn)輸固定等都必須精心策劃和執(zhí)行(圖 14);5)當(dāng)?shù)卮a頭到現(xiàn)場(chǎng)的特殊運(yùn)載，使工地定位吊裝等都要在深夜進(jìn)行，由于設(shè)計(jì)預(yù)埋件和接掛件靈活可調(diào)，加工精度有保證，所有吊裝到位后擰緊螺絲便安裝完畢(圖 15);6)內(nèi)部要求很細(xì)致，鋼結(jié)構(gòu)的加工和涂裝必須做到與內(nèi)裝一致，每個(gè)單元的幕墻都成了藝術(shù)品，不需要再做內(nèi)裝修了(圖 16)。
圖14 工廠加工好的8樓轉(zhuǎn)角大單元
圖15 現(xiàn)場(chǎng)大單元板塊每塊可單獨(dú)吊裝
圖16 幕墻內(nèi)框明晰的線條，是最好的內(nèi)裝飾
在建筑的七層以下，建筑師設(shè)計(jì)了一些與主體幕墻同樣構(gòu)造的工藝金屬架，由鋼結(jié)構(gòu)外包鋁合金構(gòu)成，架子全部用加強(qiáng)螺絲固定;這些架子用以裝飾前庭、放置綠色植物、區(qū)別商住區(qū)域、保護(hù)過路行人等。由于七層金屬架與主樓有 5m 至 10m 的距離，形成一個(gè)視覺寬闊的基礎(chǔ)，整幢大樓穩(wěn)重平衡，雜亂有序，和諧優(yōu)美后現(xiàn)代主義的建筑技藝表露無遺(圖 17)。
圖17 精美的外框架構(gòu)造是后工業(yè)時(shí)代的一道風(fēng)景
與大師合作，總有艱辛的經(jīng)歷或痛苦的折磨，如同新生兒的孕育過程。但是，工作過程中的激動(dòng)、欣喜也是無可比擬的。我們自始至終都享受著與大師們一起設(shè)計(jì)創(chuàng)作的過程，共同感受著挫折、失敗、成功和美夢(mèng)成真的那一刻。建筑設(shè)計(jì)是建筑師給建筑以靈魂、藝術(shù)和生命的過程，帷幕設(shè)計(jì)就是這個(gè)過程的關(guān)鍵之一。好的帷幕設(shè)計(jì)便是恰到好處地詮釋出建筑師的思想，為建筑塑造靈魂、構(gòu)建藝術(shù)。除此之外，帷幕設(shè)計(jì)還須在外觀、節(jié)點(diǎn)、材料選擇、生態(tài)節(jié)能、實(shí)用舒適度等各種關(guān)系中取得平衡。
其實(shí)，大凡有成就的建筑師都非常重視帷幕設(shè)計(jì)，他們把其看作是建筑設(shè)計(jì)中必不可少的部分，大師們通常有自己固定的顧問團(tuán)隊(duì)(并非施工單位)，從建筑方案開始階段便全面介入設(shè)計(jì)，諸如玻璃配置、開啟面積、熱功計(jì)算、綠建標(biāo)準(zhǔn)、通風(fēng)采光、遮陽清洗、室外照明、造價(jià)控制等，都有清晰的說明和依據(jù)。而且，他們毫無保留地表達(dá)自己對(duì)外觀的要求，給出節(jié)點(diǎn)做法，因此，帷幕設(shè)計(jì)師唯有遵循建筑師的指引，以節(jié)點(diǎn)作為語言與建筑師好好交流，才能賦予建筑藝術(shù)和生命。
