本文转载自公众号一只建筑精，未经授权不得二次转载



方案不错，你的表皮用什么材料？；

这个空间不错，支撑结构是怎么考虑的？

效果图不错，结构太反人类了吧？

钢结构、砖混结构、木结构、玻璃体系、结构优化.......；

相信建筑学类学生时代都听过这些话吧。

当熬了几个大夜，美美的把方案和效果图交给老师，老师直接一句结构再考虑一下，你直接痛苦面具戴起来！

可是当你想做一个结构合理、材料合适、造型优美的方案时，又不知道如何下手？

没关系，我们一起来带着设计讲结构！


▲多米诺结构体系-柯布西耶 来源：网络


1 炫酷的表皮，令世界惊艳

玻璃幕墙发展简史

当我们在谈论建筑的时候，到底在谈论些什么？是空间、是情感还是氛围，这些说对也对，说错也错，回归到物理空间层面，当你走出Starbucks，走在高楼林立的市中心，抬头望去，永远有那么一种东西会闪瞎你的眼！

那就是玻璃，准确来说是玻璃幕墙。


▲上海中心 来源：美篇-金松定博客

作为建筑的“衣装”，外立面是建筑给予世界的第一眼惊艳。

人们对建筑的感知，往往从外立面开始。

而幕墙作为建筑的外衣，在起到保证建筑结构，保温隔热、遮风避雨的基本功能的同时，也成为表达建筑美学的重要载体。

根据镶嵌板材质分类幕墙可分为：玻璃幕墙、石材幕墙、金属板幕墙、非金属板（玻璃除外）幕墙。其中，玻璃幕墙近年来在高层建筑上应用广泛。


▲城市 来源：网络

玻璃幕墙最初出现在1851年的伦敦——工业博览会建造的水晶宫，它宣告了现代幕墙时代的开始。


▲伦敦水晶宫 来源：网络

到了1951年，纽约利华大厦首次向人们展示了一座全新的玻璃方盒子，这座由玻璃和金属组成的玻璃幕墙建筑，被认为是现代高科技发展在建筑上的标记，深受建筑师们的青睐。


▲纽约利华大厦 来源：网络

从上世纪70年代开始，随着亚洲经济飞速发展，东南亚诸国也逐步将建筑幕墙引入到高层建筑中。

著名的吉隆坡石油双子塔，就是代表作之一。他于1996年完工，共88层、高达452米，扇贝状的幕墙的表面充满了雕塑气息 ,玻璃幕墙闪闪发光,明显可见星星的形状。是当时世界上独一无二的巨型建筑。




▲基隆坡双子大厦   来源：网络


▲基隆坡双子大厦   来源：作者导师摄


2 纷繁多样

幕墙的定义与分类

幕墙是通过锚固支座以点传递的方式将自重和所受荷载传给主体结构，一般是突出于主体结构外轮廓线以外形成整体性的立面。


▲玻璃幕墙示意图 来源：网络



（上面在说什么，我怎么听不懂？）

哈哈哈哈，我们简单一点，既然它叫墙，想象一下。

建一堵墙会吧？换成玻璃会吧？挂在楼板上会吧？


▲幕墙组成形式 来源：作者自绘

啪，这就是玻璃幕墙，一种兼装饰与结构功能于一体的外挂式装置。


▲陆家嘴苹果店 来源：网络

其次玻璃幕墙因为可变性比较高，大型设计单位在使用时，还会有自己专属的样式和构造方式。

在这里就按照目前的施工工艺来分主要分为三种：

即：框架式、半单元式、单元式

框架式：在现场依次安装立柱、横梁、面板。

简单理解就像把大象关进冰箱。总共分三步：

第一步、打开冰箱门（安装立柱）；第二步、塞入大象（安装横梁）；第三步、关上冰箱门（封装面板）。


▲框架式组成形式 来源：作者自绘


▲圣查尔斯牙科诊所，加拿大  来源：谷德

半单元式：

在现场安装立柱，接着将面板和横梁安装在一起，接着吊装到立柱，完成组装。

.先安装立柱在主体结构上，即先打开冰箱门，然后将横梁与面板组装在一起，即同时塞入大象和关闭冰箱门。


▲半单元式组成形式 来源：作者自绘




▲罗源滨海堂，福建  来源：谷德

单元式：

在工厂生产时将立柱、横梁与面板封装在一起，在安装现场像给美甲贴片一样，一片一片挂上去。


▲单元式组成形式 来源：作者自绘




▲大疆天空之城，深圳  来源：网络




▲丽泽SOHO，北京  来源：网络


3 进化大法

单元式玻璃幕墙结构详解

三种方式从本质上来讲没有特别大的区别，主要取决于当时的施工条件与经济预算，随着建筑技术的发展，第三种单元式方式采用的最多（传说中的预制性建筑就在这里）

本章我们就来看看单元式玻璃幕墙组成的进化过程(前方高能，非战斗人员请撤离）

（hold on 在讲幕墙之前我们需要给大家讲清楚现在结构的组合方式主要有三种）

（1.平行式              2.上字式            3.卡扣式）






▲结构连接形式示意图 来源：作者自绘

首先我们先分为两部分即幕墙构件和连接构件。

第一部分幕墙进化论现在开始！

以玻璃为基础板件，两侧为立柱框架


▲玻璃幕墙基础构件 来源：作者自绘

而在考虑到隔音、隔热、隔冷、隔水等多种方面，我们需要对幕墙不同部分进行不同的密封处理，如密封胶条、密封压条、密封毛条等，但不管几种材料，它的作用都是为了密封物件，在本文中，我们统一称为密封胶或密封胶条。

而在此处，我们插入玻璃结构密封胶条，加强结构强度、同时隔绝玻璃内外。（后续表达中，为方便理解我们将玻璃视为一块整体）


▲玻璃密封 来源：作者自绘


▲玻璃密封实际示意图  来源：公众号-欧亚德新型建材

两侧立柱框架，同理加入立柱结构密封胶条，并在玻璃与立柱之前加入连接胶条。


▲玻璃基础构件 来源：作者自绘

TIPS:

在实际施工时，玻璃面板为卡入立柱内，在进行密封处理，本文为降低理解难度，对部分细节进行抽象处理。


▲实际施工结构示意图  来源：作者自绘


▲实际施工结构示意图  来源：网络

在玻璃与框架采用胶条连接之后，为了更加牢固的连接与外部美观，大家展开想象力，会采用什么方式？想想开篇所讲的三种方式！！！

好了不卖关子了，这里主要采用的开篇所讲的第一种：平行式。

在本来的玻璃与框架上方加入盖板，并用连接胶条，将盖板与玻璃和框架牢牢加固在一起。


▲玻璃基础构件 来源：作者自绘

至此单体玻璃构件已经完成，而不同单体如何结合呢？


▲玻璃基础构件 来源：作者自绘

单体之间采用卡扣形式组合（知识闪现，此处采用的是开篇所讲第三种连接方式）


▲玻璃基础构件 来源：作者自绘


▲玻璃基础构件 来源：作者自绘


▲玻璃幕墙单体构件示意 来源：网络

至此，一组玻璃幕墙构件已经进化完毕。

那单元构件和楼板的链接我们用胶水吗？

当然不是，我们通过螺栓进行链接。

基本固定模式已经确定，但我们在想这种安装方式是不是无法进行拆卸了，我们用单元式是不是图的就是一个方便。

为了方便挂载，我们采用卡扣形态进行链接。

那么接下来卡扣连接构件形态进化开始！

为了玻璃组件能够上下活动，部件拆分为两部分


▲连接构件 来源：作者自绘

在考虑上下活动之后，前后的位移活动我们采用增加平行活动结构。


▲连接构件 来源：作者自绘

在考虑与玻璃的链接之后，组合为卡扣形式


▲连接构件 来源：作者自绘

经过上述操作后，我们的基本组件形态已经确定，为三部分组成的一个可活动连接卡口，在此之后我们在思考，这些部件需要进行怎么样的连接呢？

有了! 进行开洞与置入可活动螺栓，即可完成！




▲连接构件 来源：作者自绘

至此连接构件生成完毕！


▲连接构件 来源：作者自绘

进化完毕，我们的幕墙也成功生成！


▲玻璃幕墙单元组合连接示意图 来源：作者自绘


4 结构何为？

结构的纷繁与魅力

以上就是本期的单元式玻璃幕墙生成解析啦。

其实大部分像我们一样的建筑类学生或者刚刚工作的同学，对于结构都是两眼一抹黑，设计课和结构课的内容是脱节的，例如在建模的时候做玻璃，只是会拉一个长方体了事，殊不知结构也是设计的一部分，不仅会影响建筑外观，也会影响建筑空间。


▬
本期原创 /ff
#北京建筑大学本科在读，雨后黄见手，猫猫点头之交。

▬
本期原创 /宋小懂
#什么都懂一些的普通社畜，怀抱伟大理想的空想者。来到这个世界，总想留下些什么的普通人

编辑 / 白雎   审核 / 尤加利叶、