玻璃幕墻在超高層建筑中的演變與應(yīng)用
——以深圳地區(qū)為例

黃鶴鳴 周新欣 HUANG Heming,ZHOU Xinxin

香港華藝設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司

19世紀(jì)20年代，柯布西耶《走向新建筑》一書的發(fā)表，標(biāo)志著現(xiàn)代主義建筑理論的開端。盡管已歷經(jīng)近100年，現(xiàn)代主義風(fēng)格的建筑在今天仍具備強(qiáng)大的生命力。這是因?yàn)楝F(xiàn)代主義與之前的眾多建筑風(fēng)格有著本質(zhì)的區(qū)別，古典的建筑風(fēng)格流派不論是歐式還是中式，對(duì)于當(dāng)代建筑的影響，更多是一種外在的形式符號(hào)，其內(nèi)部的交替演變大多停留在裝飾手法等層面；而現(xiàn)代主義的演變邏輯是隨著人類生活方式的變化而變化，隨著層出不窮的新功能需求的出現(xiàn)而與時(shí)俱進(jìn)，就像飛機(jī)為了適應(yīng)在空氣中飛行截面做成圓形，輪船為了在水里更加平穩(wěn)截面做成梯形[1]，所以現(xiàn)代主義的適應(yīng)性和包容度更強(qiáng)。由此我們也能理解，雖然格羅皮烏斯、柯布西耶、密斯和賴特的作品在形式上各不相同，卻并不妨礙他們被后世評(píng)價(jià)為現(xiàn)代主義四大師。

密斯開創(chuàng)的以簡(jiǎn)潔、精密、細(xì)致為原則，以玻璃和金屬為主要材料的“玻璃盒子”[2]，逐漸成為建筑師爭(zhēng)相采用的設(shè)計(jì)母題。目前，我國(guó)一、二線城市新建的100m以上的公共建筑絕大多數(shù)都采用玻璃幕墻作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

玻璃幕墻的應(yīng)用，在視覺感官上，可以使室內(nèi)外空間最大程度地融合；在空間使用上，是安全和自由之間的紐帶；同時(shí)，玻璃的尺寸和質(zhì)感也將直接影響建筑外立面的美觀。作為超高層建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)下的主流形式，玻璃幕墻的演變與應(yīng)用，在一定程度上，也能反映和預(yù)示超高層建筑設(shè)計(jì)的演變規(guī)律與發(fā)展趨勢(shì)。

本文將從以下三個(gè)方面詳細(xì)闡述玻璃幕墻在超高層建筑中的演變與應(yīng)用：首先，以深圳市的超高層建筑為例，詳細(xì)敘述超高層建筑玻璃幕墻的演變歷程；其次，闡述玻璃幕墻單元板塊劃分的制約因素；最后，歸納上述內(nèi)容，提出玻璃幕墻在超高層建筑中的演變趨勢(shì)。

1 超高層建筑玻璃幕墻的演變——以深圳為例

中國(guó)建筑業(yè)的繁榮是以改革開放為起點(diǎn)，但40年間，多元而龐雜的中式建筑元素還難以大范圍地融合與推廣，曾流行一時(shí)的歐式建筑也早已是明日黃花。相較而言，現(xiàn)代主義代表著自由與未來，更能適應(yīng)現(xiàn)代城市的生活需求，因而展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。

1 蘋果新總部大廈

深圳是中國(guó)改革開放的前沿陣地，房地產(chǎn)業(yè)和建筑技術(shù)的發(fā)展十分迅速，諸多新理念和新技術(shù)都是先在深圳出現(xiàn)進(jìn)而推向全國(guó)。玻璃幕墻伴隨現(xiàn)代主義的蓬勃發(fā)展，也是從20世紀(jì)80年代開始，在我國(guó)作為超高層建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)并迅速推廣開來。

表1總結(jié)了從1990～2018年，深圳的16個(gè)典型超高層建筑案例，案例的地理位置從東向西排列，即從羅湖區(qū)到福田區(qū)再到南山區(qū)。經(jīng)過仔細(xì)觀察分析，不難發(fā)現(xiàn)玻璃幕墻在超高層建筑中的演變與應(yīng)用有如下規(guī)律：

（1）顏色從深到淺。從早期的發(fā)展中心大廈、地王大廈等，到近年來落成的諸多超高層項(xiàng)目，玻璃顏色從深綠、深藍(lán)逐步向淺藍(lán)、超白演變，其背后是玻璃工藝與大眾審美的提升。

（2）體形從復(fù)雜到簡(jiǎn)單。為提升標(biāo)志性，超高層建筑形體呈現(xiàn)出由復(fù)雜多變向規(guī)整簡(jiǎn)潔演變的趨勢(shì)，玻璃幕墻隨建筑體形的演變而相適應(yīng)地變化。

（3）風(fēng)格從歐式過渡到現(xiàn)代。與功能需求相契合的現(xiàn)代主義，其生命力的持久在超高層建筑中得到較好的體現(xiàn)，玻璃幕墻作為超高層建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)追隨建筑風(fēng)格的演變而變化。

（4）玻璃從小板塊到大板塊的演變。單塊玻璃板塊面積從最初的1.8m2到8m2，增長(zhǎng)約4.4倍。單塊玻璃的最大寬度經(jīng)歷了1m、1.2m、1.5m、2m、2.5m和3m的變化。從發(fā)展趨勢(shì)來看，目前單塊玻璃的寬度多為2.5m，若想再往上大幅度拓寬，還有待技術(shù)和成本方面的突破。

2 玻璃幕墻單元板塊劃分的制約因素

拓寬玻璃幕墻單元板塊的劃分，除了能讓室內(nèi)外空間在視覺上更大程度地融合，還能使建筑更具標(biāo)識(shí)性，如蘋果、亞馬遜新總部大廈都選擇把玻璃幕墻單元板塊做到超常規(guī)尺度（圖1，2）。可見，玻璃幕墻單元板塊往上增幅的動(dòng)力是將長(zhǎng)期存在的，除了技術(shù)與成本的制約之外，主要還有以下兩方面的因素。

2 亞馬遜新總部大廈

3 單元式幕墻單元上下拼接示意

4 視線以上手動(dòng)開啟

5 橫向通風(fēng)器

6 豎向通風(fēng)器

7 細(xì)密豎線條使玻璃看起來比實(shí)際寬度更小

8 部分橫向桿件有礙于視線通透

2.1 玻璃幕墻的連接與構(gòu)造

玻璃幕墻按結(jié)構(gòu)受力模式的不同可以分為框架式幕墻、點(diǎn)式幕墻和全玻幕墻[3]。通常情況下，超高層建筑的主體采用的是框架式幕墻。目前框架式幕墻在連接與構(gòu)造上需要解決4個(gè)問題：1）框架的搭接和形成；2）玻璃與框架的連接和密封；3）框架與主體結(jié)構(gòu)的連接；4）玻璃板塊之間的密封。

根據(jù)上述問題不同的處理方式，框架式玻璃幕墻又被分為構(gòu)件式幕墻和單元式幕墻兩種。單元式幕墻是在工廠完成框架的搭接以及玻璃與框架的連接和密封，形成一個(gè)完整的模塊單元，將模塊單元運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行框架與主體結(jié)構(gòu)的連接，隨后現(xiàn)場(chǎng)完成玻璃板塊間的密封。由于單元式幕墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)可以做到單元與單元之間連接后，不需另外采取密封措施就能達(dá)到一定的防水效果，因而帶來了質(zhì)量和效率的提升，同時(shí)也代表了技術(shù)進(jìn)步的方向。但由于單元式幕墻每個(gè)模塊單元在運(yùn)輸過程中需要自成一體，在安裝過程中需要上下、左右拼接（圖3），因此單元式幕墻的桿件尺寸要比構(gòu)件式幕墻大，而構(gòu)件式幕墻則需要在施工現(xiàn)場(chǎng)解決。無論是單元式還是構(gòu)件式玻璃幕墻，其單元板塊的劃分增幅都將對(duì)上述四個(gè)問題的解決提出更高要求。

2.2 玻璃幕墻的功能需求

玻璃幕墻在功能上主要需要解決視線通透、通風(fēng)開啟、層間防火3個(gè)問題，其中，通風(fēng)方式是影響玻璃幕墻單元板塊劃分的一個(gè)重要因素。從表1不難看出，超高層建筑中玻璃幕墻的通風(fēng)方式是從視線以下手動(dòng)開啟逐步演變成視線以上手動(dòng)開啟或者通風(fēng)器的方式，人的感受越來越被重視。玻璃幕墻單元板塊的劃分將直接影響開啟扇的大小和豎向通風(fēng)器的間隔寬度，對(duì)橫向通風(fēng)器影響較小。不同通風(fēng)方式的構(gòu)造如圖4～6所示，其標(biāo)準(zhǔn)單元層高為4 500mm，柱跨為9 000mm。

3 玻璃幕墻在超高層建筑中的演變趨勢(shì)

如上所述，1990～2018年的28年間，深圳超高層建筑玻璃幕墻單元板塊的面積增加了4.4倍，平均每6～7年增加一倍。雖然有技術(shù)、成本、構(gòu)造和功能使用等因素的制約（越往上難度越大，增加的幅度也會(huì)變?。显黾拥膭?dòng)力一直存在。究其根本，玻璃變寬的動(dòng)力主要來自兩方面。

3.1 人對(duì)感官舒適的無止境追求

建筑這種與人類生活密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，相比于服裝產(chǎn)業(yè)，在早期通常以追求外在形式為主導(dǎo)，功能和舒適性需求為從屬，而后逐漸演變成以功能和內(nèi)在舒適性為主導(dǎo)，外在形式與功能相適應(yīng)。雖然這種演變過程通常較為緩慢，并且經(jīng)典的形式長(zhǎng)期存在之后也會(huì)形成思維定式，使人難以接受與經(jīng)典相矛盾的東西，但是如果變化的動(dòng)力是源自內(nèi)在的感官需求，那么在經(jīng)歷時(shí)間的考驗(yàn)后，這樣的變化會(huì)演變成新的經(jīng)典，為人們所接受。

3.2 人對(duì)標(biāo)志性的追求

如今隨處可見的高層、超高層建筑，很好地證明了建筑往高空發(fā)展這一現(xiàn)代城市的發(fā)展特點(diǎn)。而在突破一定高度后，建筑隨高度的增加使用率反而降低，單位面積成本也將呈跳躍性增長(zhǎng)。為什么建筑的高度還是不斷地被刷新？歸根結(jié)底，在于人對(duì)標(biāo)志性、吸引眼球事物的追求。因此，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到玻璃尺度的變化帶來的美感和獨(dú)特性后，玻璃面寬特殊的建筑將具有極高辨識(shí)度，會(huì)被迅速貼上時(shí)尚、高品質(zhì)的標(biāo)簽，一步步改變?nèi)藗儗?duì)建筑的審美。

另外，從技術(shù)角度深究可知，在現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范控制下，超高層建筑的層高是一定的。以超高層辦公建筑為例，通常按照4 500mm設(shè)計(jì)其標(biāo)準(zhǔn)層層高；同時(shí)由于構(gòu)造原因，玻璃幕墻的豎向分格模式也基本固定；如果通風(fēng)方式不考慮開啟扇，單塊玻璃的高度基本固定在3 000mm左右。因此，單塊玻璃面積的增加，其實(shí)就是寬度的增加。而當(dāng)我們不知不覺地將玻璃的單塊面積大小作為衡量一個(gè)建筑是否具備高品質(zhì)的指標(biāo)時(shí)，就會(huì)慢慢聚焦到玻璃的寬度上來。

與此同時(shí)，玻璃橫向加寬也更符合人的感官需求。例如，電視和電腦顯示器的比例由最初的4:3演變?yōu)?6:9，這是因?yàn)樾〉娘@示器使人眼相對(duì)容易聚焦，但隨著技術(shù)的日趨成熟，顯示屏越來越大，在寬度合適的時(shí)候，高度就會(huì)超過人眼聚焦的范圍，需要上下轉(zhuǎn)動(dòng)眼珠才能看清，經(jīng)過專家的反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)16:9是最合適的顯示屏長(zhǎng)寬比例。以此類推，玻璃幕墻單元板塊演化的最終理想模式，不是豎向模式而是橫向模式；而從豎向模式向橫向模式過渡，需要經(jīng)歷一個(gè)方形模式的階段，然后到橫向的4:3模式，最終可能到橫向的16:9模式。從技術(shù)上來看，如果按照3 000mm的高度來算，按照16:9的比例，玻璃寬度大約是5 300mm，恰好是高配置五星級(jí)酒店單個(gè)客房的標(biāo)準(zhǔn)寬度，可以想象一下，站在5m多寬的一整塊大玻璃內(nèi)房間的情景，視線真正達(dá)到完全通透，就像置身于一個(gè)可以遮風(fēng)擋雨的大露臺(tái)。

既然玻璃的寬度將逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)，那么但凡不利于使玻璃視覺上變寬的建筑處理手法以及一切有礙于視線通透的橫向裝飾構(gòu)件均會(huì)顯得過時(shí)（圖7，8）。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)深圳市既有超高層建筑展開調(diào)研，總結(jié)了超高層建筑玻璃幕墻的演變過程，并從建造技術(shù)的角度出發(fā)，深度剖析目前玻璃幕墻板塊劃分的制約因素。最后從感觀舒適和標(biāo)志性的角度出發(fā)，提出玻璃幕墻在超高層建筑中的演變趨勢(shì)。