建筑語境下的金屬擴張網應用研究及冬奧工程實踐＊

張司騰 李興鋼 夏露 張哲

中國建筑設計研究院有限公司

金屬擴張網是延慶冬奧村項目使用的主要裝飾材料之一。雖然擴張網已在國內外眾多工程中出現，但其相關標準1主要針對材料本身的技術要求，缺乏直接指導或啟發(fā)設計的文本與圖集。由于國內工程運作方式要求在招標階段明確材料的各項技術參數，因此有必要在工程設計階段對材料的技術參數及其原理機制進行深入了解。由于擴張網尺寸、材質、涂裝等方面具有多樣性，筆者建議在工程中做實際樣板來檢驗效果。樣板的對比研究有助于完善設計、提高施工質量，從而達到更好的建筑效果。

1 金屬擴張網材料介紹

金屬擴張網（又稱鋼板網2、拉伸網、沖剪網）作為建筑材料，具備透光、經濟、堅固、易于制造、美觀的特點，應用領域寬泛，如裝飾性幕墻、鋼構平臺、抹灰層中的掛網、欄板、吊頂、室內隔斷、家具、通風口等。金屬擴張網的安裝使用可參考推薦性國家標準3《鋼板網》（GB/T 33275-2016），其他金屬材質擴張網4在引用該標準的同時，也應符合其他材料相應的國家標準或行業(yè)標準5。

1.1 材質及表面處理

擴張網一般由金屬板或金屬卷材加工而成，板幅尺寸與原材的板幅相關，橫向與原板幅基本相同，長向長于原有板幅。常用材質為低碳鋼、不銹鋼、鋁、耐候鋼，其他如黃銅、鈦及鎳等也偶有使用，但是多數以鋼和鋁擴張網為主。一般具有一定韌性、可彎曲折疊的金屬或合金板材，理論上都可加工為擴張網。不同材質的擴張網在理化、力學性能、安裝方式、整體效果等方面皆有所區(qū)別。例如，鋁擴張網較同規(guī)格尺寸的鋼擴張網整體強度低，但鋁網更輕，防腐性能遠優(yōu)于鋼網，因此需根據實際工程情況選擇材料。

金屬擴張網屬于金屬板的冷加工，由于防腐防銹問題，金屬需要做表面處理，不同的表面處理直接影響表觀質感及理化性能，造價也相差較大。常用的處理方式如鍍鋅、氟碳噴涂、粉末噴涂、陽極氧化等，適用于金屬材料表面的處理方式，基本也適用于金屬擴張網。例如，位于法國圣路易斯文化體育社區(qū)中心Le Forum，采用了添加銅粉的清漆涂裝鋁擴張網，表面形成紅銅色同時又保持了鋁的光澤，通過立面的材料回應了該地區(qū)周邊建筑的紅色屋頂所代表的工業(yè)歷史（圖1，2）。

1.2 制造工藝

擴張網的制造工藝較為成熟，主要采用沖剪工藝6。沖剪機自金屬板邊緣開始向下沖剪，放在平臺上的金屬板在被切割的同時被拉伸，沖剪機向上抬起，加工出一整排的網孔。每沖剪一次，機床按梗絲寬度沿縱向推進金屬板，刀具沿橫向、按長節(jié)距的一半移動，再進行向下沖剪（圖3）。擴張網成型后，整體送入校平機的輥筒間進行平整，然后送入裁剪機按需求板幅進行裁剪，最后根據需求進行表面處理。擴張網在制造過程中屬于冷加工，不僅能減少原板材的浪費、避免制造垃圾的產生，而且只通過物理加工即可形成更大的板幅、更多樣的空間結構。

1 法國Leforum 整體效果及局部

2 法國Leforum 整體效果及局部

3 沖剪式制造擴張網過程示意圖

4 擴張網的結構尺寸示意圖

5 同一規(guī)格擴張網的平面投影與空間投影

表1 不同尺寸擴張網的尺寸參數

1.3 形式尺寸

擴張網的外觀樣式主要分為縱向擴張網和橫向擴張網7，其中橫向擴張網包括有筋擴張網、無筋擴張網（又稱批蕩網），這兩種主要作為建筑輔材應用于粉刷層，不在本文論述范圍內?？v向擴張網的結構尺寸參數包括：網面尺寸——網面長度（L）、網面寬度（B），網格尺寸——短節(jié)距（TL）、長節(jié)距（TB）、絲梗寬度（b），以及金屬板厚度（d）、黏結帶寬（N）（圖4）8。其中，短節(jié)距和長節(jié)距指投影面上的尺寸。

不同尺寸規(guī)格的縱向擴張網，效果迥異。在實際工程設計中，可參照國標中列出的常見形式尺寸9篩選使用，也可根據實際需要定制。如表1所示，尺寸參數10并不能直觀反應其實際樣式，因此實際工程中參數僅用于配合實體樣板對材料進行描述。

1.4 孔型

擴張網的網孔形式多樣，包括菱形孔、魚鱗孔、六角形孔、圓形孔、異型孔、組合孔（如龜甲孔）等。孔型是外觀樣式的描述，是行業(yè)內約定俗稱的稱謂，國標中沒有準確定義，甚至不同廠家指向性也并不統(tǒng)一。在設計文件中可對基本形式尺寸做出規(guī)定，并繪制相應大樣圖，直觀地表達實際效果。

1.5 厚度

擴張網的形式特點決定了其實際空間厚度大于金屬板本身厚度，可按式一11進行粗略計算：

H擴張網的空間厚度，TL短節(jié)距，b絲梗寬度，d金屬板厚度。由于孔型、金屬材質柔韌性的區(qū)別，實際擴張網的空間厚度可能會有所差別，但基本可用此推算。在實際工程中使用擴張網時，時常采用角鋼（角鋁）或槽鋼（槽鋁）收邊，因此需保證擴張網不會超出角鋼尺寸，角鋼的尺寸也會影響幕墻的整體計算。

1.6 絲梗斜度

縱向擴張網中短節(jié)距及絲梗寬度決定了每個截面的斜度，單元網格縱向截面絲梗斜度與板面方向夾角約為arccos（2b/TL）。當設計中需要遮擋某些特定角度的視野或某一時段陽光時，便要確定擴張網單元網格絲梗的角度。

1.7 擴張率、孔隙率、理論重量

擴張率為本文定義的概念，指擴張網擴張后尺寸相對原板幅的百分比?？v向擴張網只在縱向發(fā)生了擴張，擴張率指縱向方向的變化，其值約為短節(jié)距/兩倍絲梗寬度（TL/2b）。擴張率主要應用在生產備料及成本測算中。

擴張網是一種空間材料，其孔隙率指孔在板面的垂直投影的平面孔隙率，或每個孔所處空間面的空間孔隙率（圖5）。平面孔隙率可按式二進行粗略計算：

為簡便計算，忽略了板材本身厚度的影響，板材越厚、絲梗斜度越大、公式計算結果數值越大，但作為裝飾材料使用時，厚度往往不超過4mm，因此結果的偏差基本在可接受的范圍內。孔隙率多為遮陽、吸聲隔聲、通風等需求的選材依據，若在使用過程中需要更精確的孔隙率數據，仍需在實際項目中進行更深入的模擬分析?？臻g孔隙率受材料的空間性、單元的彎曲變化等原因的影響，難以通過公式計算，但可通過局部單元三維建模的方式得到結果，而且由于網的空間特點，一般空間孔隙率會遠大于平面孔隙率。

擴張網屬于冷加工材料，重量基本來自原材料本身12，理論重量≈同厚度板材理論重量/擴張率。在實際工程中，擴張網也常通過重量核算造價。

2 擴張網的性能及功用

2.1 力學性能

相比于其他的半透明金屬材料（如穿孔金屬板、金屬編織網），擴張網有更好的面外強度，其總厚度大于原材金屬板，具有更好的慣性矩，這使其更適合安裝在承受風荷載的立面上。國內關于擴張網力學性能的研究較少13，還未能完整建立其力學性能與擴張網厚度、尺寸、板幅、材料等之間的關聯體系。但顯而易見，其整體厚度、梗絲寬度、原材板厚對整體強度都有影響。

國內有眾多工廠生產用于承重的重型鋼板網，但國內無規(guī)范標準或其他依據說明其承載力與實際尺寸的關系，因此制約了其在正式工程中作為承重構件的應用。前蘇聯鋼板網標準中說明了其承載力與擴張尺寸的關系，與常用的金屬承重材料鋼格柵板14相比，同材質、同重量的情況下，鋼擴張網承載力性能優(yōu)于鋼格柵板。

目前在國內實際工程中難以將擴張網直接用作承重構件，但用作欄板、幕墻飾面材料時，仍會涉及抗側推力計算、風荷載計算等，擴張材料的非線性受力情況使得一般機構難以對其進行精確計算，只能依靠供貨方的工程經驗和實際試驗來確定。筆者倡議開啟擴張網結構強度方面的專項研究，并出臺更多規(guī)范標準，從而推廣擴張網的應用。

2.2 吸聲性能

擴張網作為吸聲材料在建筑以外的領域已有所應用。例如，機械設備排風口、音響設備表面的吸聲機制與穿孔金屬板相同，都屬于共振吸聲結構。國內針對擴張網吸聲的研究較少，但關于穿孔板共振吸聲結構的研究非常全面，其結論也適用于擴張網15。與其他吸聲材料相比，金屬擴張網具有價格低廉、抗腐蝕、堅固、防火、防潮、美觀、易清理等優(yōu)點，更適用于工廠、設備機房、公路等噪聲環(huán)境。

共振吸聲結構需與背后空氣層及基層形成的空腔共同作用，該結構在共振頻率附近有最大的吸聲系數，偏離共振峰越遠，吸聲系數越小，其最大吸聲系數約為0.3～0.6。金屬擴張網的共振頻率主要在中低頻，因此對中低頻的噪聲有較好的吸聲作用。擴張網規(guī)格與吸聲性能相關性的具體變化規(guī)律如表2所示。

隨著空腔深度增大，在50～6 400Hz頻率范圍內，穿孔板共振吸聲結構會出現多個共振頻率，空腔深度越大，共振頻率的個數越多。由于共振吸聲結構在超出共振頻率附近的吸聲系數急劇降低，若想吸聲頻帶拓寬范圍，可在其背后附加多孔吸聲材料。同時還應注意當穿孔率大于20%時，聲學作用就忽略不計，因此當使用擴張網作為吸聲材料時，往往擴張網的透光率也會隨之降低。在實際工程中應根據實際吸聲要求或更準確的聲學分析來選擇適合的擴張網。

2.3 遮陽、隔熱、通風

當擴張網作為圍護結構時，形成了建筑物與其周圍環(huán)境之間的第一道防護屏障，提供了遮陽、隔熱、通風作用，可有效提高建筑在濕熱/炎熱環(huán)境中的節(jié)能水平。擴張網裝飾層作為一種被動式節(jié)能手段，兼顧建筑的整體熱工性能和視覺舒適性。相比復雜的機械化遮陽系統(tǒng)，擴張網的表皮可定義整個建筑物的外觀，并降低建筑能耗。國內目前還未有針對擴張網遮陽隔熱的研究，本文引用了部分國外研究的結論。

（1）陽光的直接輻射對建筑影響較大，擴張網空間結構中梗絲的特殊角度對特定區(qū)間的直射陽光有明顯的阻隔作用，同時可引入漫射光，確保建筑物內部擁有健康的視覺環(huán)境。作為一種金屬產品，人們較為擔心太陽輻射下擴張網因溫度上升而帶來的輻射效應。一方面，在設計中需考慮顏色、光澤度對吸收輻射熱的影響，如淺色的光滑材料可更好地隔熱；另一方面，空隙形成的通風效果使得通常情況下擴張網都不會到達很高的溫度。

表2 擴張網規(guī)格與吸聲性能相關性具體變化規(guī)律

6 西班牙薩拉曼卡大學M2 技術大樓立面擴張網

7 阿姆斯特丹Woning K-14 類似護窗板的擴張網

8 紐約新藝術博物館整體效果及轉角局部

9 紐約新藝術博物館整體效果及轉角局部

10 丹麥Dokk1 圖書館整體效果及局部

11 擴張網的四種不同擺放方式

12 新加坡Sky Terrace@Dawson 住宅整體效果及局部

13 新加坡Sky Terrace@Dawson 住宅整體效果及局部

（2）陽光被擴張網遮擋產生的陰影圖案也是影響因素之一。較大的孔洞會形成斑駁的陰影，產生眩目感，因此并不適合需要精密工作的空間，如實驗室、車間、辦公室，常用于運動、休閑、文化、商業(yè)場所。

（3）相比于金屬穿孔板、百葉等其他遮陽設施，由于擴張網的空間結構帶來了更好的強度，因此可采用更高的孔隙率，從而獲得更通透的視野及更好的通風效果，也可采用更薄的金屬板材，節(jié)省材料。更細的梗絲雖然可以提供更均勻的光照效果，但不具備隔熱、遮陽作用，在進行工程設計時應綜合考慮。

（4）擴張網本身的規(guī)格參數、日光的相關參數（包括入射光方向、太陽方位角和太陽高度）、擴張網顏色是影響擴張網陽光透射情況的三個主要因素。由于可變條件較多，特定參數或參數組與遮光效果之間難以呈現嚴格的線性關系，因此當項目需要精準的遮陽設計時，有必要進行特定的模擬。

擴張網作為外遮陽，在大部分實際工程應用中較為靈活。例如，Sanchez Gil Arquitectos事務所設計的西班牙薩拉曼卡大學M2技術大樓采用開敞式外通風雙層幕墻，外層為可機械化移動的擴張網，用于控制射入建筑內的日光，內層為實際的室內外邊界，根據建筑的不同朝向，雙層幕墻對應設置了不同深度的空腔，既遮陽又隔熱、通風（圖6）；位于阿姆斯特丹的“Woning K-14”項目在窗戶外側采用了類似護窗板的形式，關閉時能呈現完整的立面，將窗戶完全遮擋住，可根據采光需要手動開閉（圖7）。

3 建筑學語境中的擴張網

3.1 清晰的體量與模糊的邊界

SANAA事務所設計的新藝術博物館立面完全被陽極氧化鋁擴張網包裹。同一個空間網格單元的陣列重復形成了立面，六個不同的方盒子單元垂直堆放并平面移位，形成了微妙的體量關系。金屬網如一層微妙、柔和又閃閃發(fā)光的皮膚，隨著視角的移動動態(tài)變化。陽極氧化的表層敏感地捕捉了陽光，背后的墻體接受過濾后的陽光和陰影，構成復雜多變的光影效果。建筑體塊清晰而邊界模糊，“不確定性”由此呈現。建筑日復一日地被光線激活，充滿活力、變化無窮（圖8，9）。

丹麥事務所SHL設計的Dokk1圖書館位于丹麥奧胡斯河口，一個被擴張網覆蓋的多面體體量放置在開放的平臺上，輕軌從平臺下方穿過。擴張網在這里充分發(fā)揮了作為飾面材料的優(yōu)勢，均質的拉伸單元包裹著每一個切面，板網的分縫消失不見，金屬的質感、孔隙的陰影、背后的實墻、絲網的彎折創(chuàng)造了一種全新的肌理，金屬擴張網實現了完整的、充滿張力的多面體量，暗合了周邊的城市和港口的工業(yè)機械感。擴張網大面積覆蓋建筑體量時，有力地強化了抽象的體塊。同時可以看到，網類材料在消化復雜立面和形體方面具有的潛力——更少的材料分縫形成了更完整的立面（圖10）。

3.2 方向性與空間性

由于沖剪的工藝特點，擴張網自然帶有方向性，這也是區(qū)別于穿孔板、格柵等其他通透類材料的重要特征。簡單平實的制造過程使擴張網擺脫平板材料的特性，成為一種空間材料，為過濾光、水、風提供了可能性。

縱向擴張網的縱向截面都為一個斜向方向，在立面上使用時，方向的不同會使斜面全處于迎光面或背光面，單元網格一側尖（或平）、一側弧的朝向變化也會形成不同效果。當擴張網以正交體系用于立面裝飾時，存在四種擺放方式，按順時針方向分別是背光尖點向上、迎光尖點向下、迎光尖點向上、背光尖點向下。圖11為同一張擴張網在改變擺放方式后，在同一地點、同一陽光條件、同一視角的效果。此外，斜面的朝向還會影響橫向雨水的引流方向，當然即使雨水向內側引流，也能通過技術手段組織排水，但在某些情況下仍需關注此問題。

由SCDA Architects 設計的新加坡Sky Terrace@Dawson住宅區(qū)使用了幾種不同尺寸規(guī)格的鋁擴張網，以不同方向排布于樓梯間及汽車坡道的外側立面，創(chuàng)造了豐富、動態(tài)的立面效果，在視線上引入了綠色、生態(tài)的景色，也為內部空間帶來了更多日光，提供了更好的通風條件（圖12，13）。

14 巴塞爾舒拉格美術館大門整體效果及局部

15 巴塞爾舒拉格美術館大門整體效果及局部

16 蘇黎世Toni Areal 整體效果及局部

17 蘇黎世Toni Areal 整體效果及局部

18 兩層擴張網形成的摩爾紋效果

19 攀爬植物擴張網外部效果

20 比利時布魯日警察局辦公樓立面效果及局部

21 比利時布魯日警察局辦公樓立面效果及局部

3.3 柔軟與堅韌的對峙

金屬網類利用金屬材料的柔韌性與本身存在的空間結構，能夠產生更好的面外強度及平整度。擴張網的可彎曲程度主要受限于板厚及網孔構成的空間形態(tài)，較大曲率的擴張網可在小尺度層面作為彎曲的構件，較小曲率則在大尺度層面成為建筑的覆層。

赫爾佐格與德梅隆事務所設計的巴塞爾舒拉格美術館的主入口大門使用了較小尺度的擴張網。大門表面的紋樣是放大了1倍的墻面肌理，孔洞的光影與起伏的波浪交融相映，與整體墻面凹凸不平的混合骨料混凝土有著微妙的協(xié)調感，維持了建筑從土中升起的粗糲厚重感。建筑師用一種充滿現代感、金屬質感、幻化多變又堅硬冷峻的材料呈現了一種奇妙的動態(tài)粗糙感。帶有復雜矛盾對峙感的大門，讓參觀者在進入博物館的一刻就接受到了這種暗示（圖14，15）。瑞士EM2N事務所設計的蘇黎世綜合性公共改造項目Toni Areal采用成模數的波浪形擴張網作為外立面，創(chuàng)造了一種新韻律的立面節(jié)奏，簡單的曲面有效地捕捉了陽光，賦予了建筑新的城市形象（圖16，17）。

3.4 形式的衍生

兩層擴張網重疊時將產生摩爾紋的干涉影像，并且隨著視點的變化摩爾紋圖案也隨之動態(tài)變化。摩爾紋效果不僅受兩層擴張網的規(guī)格影響，還受兩層網之間的距離及觀者視點的影響，在較遠距離情況下，兩層網規(guī)格的差異性也將帶來更多的圖案可能性，在實際工程中可通過對比不同的樣板來確認最終選擇（圖18）。

擴張網可作為植物的附著墻體，梗絲的多方向性為攀爬性植物提供了向上的臺階，陽光、雨水、風通過孔隙滋養(yǎng)植物，部分枝條也可從網孔中穿過，讓綠植攀附在內外兩層界面。綠植與擴張網的組合填補了孔隙透出的背墻，形成新的立面肌理（圖19）。

4 擴張網支承體系

擴張網作為外裝飾時仍為一種建筑幕墻，其安裝過程簡便快捷，網在工廠中成型，施工現場基本不需要裁切即可直接固定于支承結構體系上。擴張網的通透特性決定了其背后的支承體系將與擴張網共同呈現。

擴張網幕墻系統(tǒng)屬于構件式開放幕墻，可參考金屬板幕墻的部分規(guī)范要求，但擴張網作為空間材料與常規(guī)金屬板材料有所區(qū)別。筆者認為，在保證安全的前提下，規(guī)范中的部分技術要求可適當放寬，如在抗風性能方面，擴張網具備一定的面外強度、孔隙率高，雖然強度暫難以量化，但在抗風性能上明顯優(yōu)于同材料、同厚度的金屬板，甚至是同孔隙率的穿孔板。若滿足規(guī)范計算撓度要求，則會導致框料尺寸較大，不僅影響美觀，還會造成一定程度的浪費。當擴張網直接作為外圍護層使用時，其安全性能尤為重要。例如，某些外廊式建筑將其直接作為外圍護使用，這時需重點關注其耐撞擊性能、承重力性能并從嚴執(zhí)行，此時擴張網的強度應作為專項計算16，并進行實體試驗。

鋁由于其顯著的耐腐蝕性能，是最常見的擴張網原材，在構造上與鋁板幕墻類似。常規(guī)較為經濟的龍骨體系材料為鍍鋅鋼，由于鋼、鋁之間無法焊接，因而鋁擴張網可固定在鋁框上，鋁框再與主龍骨栓接或鉚接，或通過轉接件直接固定在主龍骨上。從直觀上看，常見的擴張網體系可分為帶框體系和不帶框體系兩種。

4.1 有框體系

比利時布魯日警察局辦公樓項目采用3mm厚度的鋁制擴張網，擴張網最邊緣為半網孔，每隔一個網眼和扁鋁邊框焊接一次，扁鋁邊框每五個網眼和主龍骨進行栓接。擴張網的邊緣單元常規(guī)做法是在半網孔處斷開，因此在與相鄰網板齊縫時可組成新的網孔（圖20，21）。

KC Design Studio設計的臺灣住宅改造項目，由于地處高密度住宅區(qū)，擴張網直接作為外圍護化解了采光與隱私的矛盾。街區(qū)立面上，建筑首層采用了更小網孔尺寸和低孔隙率的擴張網，以保證私密性，其余3層為同一規(guī)格，以維持立面的整體性。擴張網的梗絲斜面向下，在阻隔街區(qū)行人視線的同時，為室內引入了更多光線。主龍骨隱藏在帶凹槽較窄的次龍骨后，一層的擴張網直接焊接在次龍骨上，其余的大尺寸擴張網鉚接在斜向轉接件上，轉接件與主龍骨焊接，主龍骨固定于主體結構上。立面上三個主要的洞口統(tǒng)一在豎向龍骨模數下，讓居住者可以更直接地與街區(qū)對話（圖22，23）。

比利時Parc Sainte Agathe公園的出入口與圍墻采用耐候鋼擴張網。擴張網橫向放置，網孔呈豎向。擴張網梗絲直接焊接在鋸齒形扁鋼上，斜向的鋸齒與同為斜向的梗絲對應，網幅的橫向邊緣則直接與外框扁鋼收邊連接。較大的單張網幅中間增加了數根鋸齒形扁鋼以增加網面的整體強度，扁鋼與外框架連接形成整體墻面（圖24）。

4.2 無框體系

SANAA設計的紐約新藝術博物館，70ft長的立面由18塊4ft寬的擴張網覆蓋，每張網都在半孔位置裁剪，相鄰網的交接處相疊一個黏結段的寬度，以消化板幅的誤差并實現立面的連續(xù)性及完整性。安裝方式類似于瓦的交疊，較小的孔尺寸掩蓋重疊的位置及與墻面的連接點，擴張網4ft寬的方向包括了6個魚鱗孔。板塊采用無框體系，達到了更純粹的外觀效果。為保證網的自身強度，選擇了4mm厚的陽極氧化鋁板擴張網。固定在基墻龍骨上的角碼直接栓接網的梗絲黏結段，其斜度與梗絲的斜度一致。橫向每5個孔、豎向每7個孔設置一個連接點，體量轉角處外挑一個網孔的寬度，轉角兩邊則做開放處理。

SANAA設計的日本東京燈具展示店玻璃的外側覆蓋了一層懸掛體系的擴張網，玻璃外側的網與實體墻外側的網呈現了完全不同的效果。日間朦朧可見室內的微光，整個體量如同被籠罩在一層白紗下；夜間室內的燈光透出，精心設計的多種燈具將建筑點亮，營造了溫馨的街角氛圍。吊索固定在頂龍骨與地面之間，最小化了支承體系對外觀效果的影響。為了保證網在吊掛后的穩(wěn)定性，減少背后吊索的數量，網與網之間重疊一個完整的孔，并在重疊的梗絲上設置吊索及固定鎖具，同時固定左右兩張網，角碼的樣式與紐約新藝術博物館項目相同。鎖具的上下再補充兩個對穿固定件，加強網間的穩(wěn)定性。與紐約新藝術博物館項目轉角處網直接對齊的做法相比，該項目中的網都在近人處，為避免剮蹭，體量轉角處的網在一個整孔處彎折，藏于另一方向的網后，梗絲網孔分別對齊。轉角兩張網之間只視覺貼合而并不相互固定，每個網依然固定于背后的鎖具上（圖25，26）。

5 延慶冬奧工程中的實踐

5.1 延慶冬奧村

延慶冬奧村位于北京市延慶區(qū)小海陀山腳下，由于山林的特殊場地特征，在部分高差較大的區(qū)域采用了鋼筋混凝土樁板式擋土墻。這種擋墻會直接暴露在人的可視范圍內，常見的處理方法是將混凝土的表面鑿毛處理，捕捉光影形成特殊的肌理感，甚至也可將鑿毛肌理圖案化。但經實際樣板試驗后，鑿毛效果并不理想，而且大面積混凝土鑿毛不僅會造成一定程度的粉塵污染，高漲的人工費也使項目不宜采用需要大量人工投入的工作。另一種選擇是沿用奧運村的主要飾面石籠墻，既可與冬奧村和諧統(tǒng)一，又可融入山林環(huán)境。但擋土墻較高，使用石籠墻會增加造價，并且高處的石籠具有一定的安全隱患。大面積石籠缺少變化，易產生視覺疲勞，若在石籠墻上增加構圖元素又顯得裝飾性過強，失去了意義。設計團隊最終選擇了擴張網作為外表層，其便捷的施工、低廉的造價、美觀的效果等優(yōu)點都適用于冬奧項目。擴張網還可作為植物的附著墻體，隨著時間的推移，建筑立面甚至會逐步隱于自然山林之中。由此來看，擴張網的使用也符合綠色辦奧理念。

22 臺灣某住宅改造項目立面效果及局部

23 臺灣某住宅改造項目立面效果及局部

24 比利時Parc Sainte Agathe 公園出入口立面效果及局部

25 東京某展示店整體效果及局部

26 東京某展示店整體效果及局部

27 6 組團車庫外擴張網鋼結構體系

28 冬奧村雪季試上墻的擴張網局部效果

29 冬奧村雪季試上墻的擴張網整體效果

綜合考慮位置、造價等因素，設計團隊采用了相同規(guī)格尺寸的鋼和鋁兩種擴張網材料，并設計了不同的構造方式與外觀效果。例如，6組團混凝土墻外立面位于冬奧賽時安檢廣場、停車廣場、西側2號路和纜車線路等重要區(qū)域視點范圍內，南側擴張網幕墻距背后基墻最遠處預留了約2 400mm的空間，用于放置LED屏、電梯、樓梯和風冷熱泵室外機組。結構體系同時承擔由擴張網幕墻、樓梯以及頂部觀景廊與光伏瓦遮陽棚組成的立體游廊體系。柱距模數為2m，鋼柱最高約16m，橫向每隔3.6m聯系橫梁拉結。每隔一個柱跨，柱子超出擴張網頂部撐起觀景廊的斜屋面板，在保證結構合理的前提下，盡量減少柱子對觀景的影響。為了消隱結構，使其成為隱藏在擴張網背后的一套網格，柱子及橫梁采用100mm×100mm的方鋼管。擴張網單元未選擇在柱子中線處作為單元分縫，而是讓擴張網單元橫向超出柱子邊緣，盡量在覆蓋背后結構體系的同時，保留其模數邏輯在立面的可讀性。單元分為2 400mm寬U形網和1 800mm寬平板網兩種形式，橫截面上U形網在柱外側作為凸板，平板網在柱內側作為凹板，相鄰單元交替進退235mm，重構了立面網絡的光影關系。高度方向上同冬奧村主體建筑的900mm模數和聯系橫梁的3.6m模數匹配（圖27）。

在設計之初，設計團隊意圖使用轉接件直接固定擴張網及其背后結構，以省略邊框、削弱網格的單元感，但轉接件一方面會增加造價，另一方面在工期緊張的情況下，無邊框系統(tǒng)難以保證擴張網的平整度，最終采用了帶有角鋁框的單元。角鋁框完整包裹兩種單元的各個邊緣，內退的平板網角鋁陰角向外，U形網則陽角向外，因此在立面上只有凸板的外邊可見。角鋁與擴張網焊接，再與背后的橫龍骨拉鉚固定，結構體系基本隱藏于擴張網后，僅在光影下隱約可見。

關于樁板墻上擴張網網孔規(guī)格的選擇，需要既能遮擋背墻又具備通透感，更敏感地捕捉光影變化，并為植物攀爬提供可能性。在對比了解多種樣板后，魚鱗孔孔型的擴張網以其類似于疊瓦的肌理感和透空效果，更貼近設計團隊的設計意圖。結合整體效果要求及擴張網單元模數，確定其長節(jié)距為100mm，對應1 800mm寬平板單元18個孔和2 400mm寬U形單元24個孔；短節(jié)距為45mm，對應豎向900m高20個孔。原材鋁板厚度選擇常規(guī)的3mm，經過驗算符合強度要求；絲梗寬15mm，梗絲斜面向下，使其在近視點處不易觀察到擴張網背后。

表層處理方面，冬奧村主體部分鋁板主要為木紋效果及深灰色氟碳噴涂效果?？紤]到擴張網大面積使用深灰色將與整體賽區(qū)不協(xié)調，而在擴張網上實現木紋效果也并無意義。而且，冬奧村主體建筑還使用了石籠墻和石材，若擴張網采用這兩類顏色則反而影響主體建筑表意，使其趨向于過強的裝飾性。石籠墻外側的鍍鋅鋼網作為石籠的約束層，與石籠共同組合成了一套有層次的材料體系，這與擴張網和背墻及結構組成一套層次材料體系的邏輯一致，并且鍍鋅質感能和諧融入冬奧會期間滿山覆雪的場景，賽后攀爬植物的生長也會逐漸覆蓋整個立面。因此在選樣過程中，制作了鋁本色及淺灰色氟碳噴涂兩種與鍍鋅質感接近的樣板，因為鋁本色過強的反光效果，最終選擇了淺灰色氟碳噴涂處理。立面局部以深灰色氟碳噴涂鋁板回應了與主體建筑的聯系，暗示了背后隱藏的斜向樓梯，并遮擋了樓梯結構，與局部洞口共同增加了立面的可讀性。在2020年雪季擴張網局部試上墻后，展示出了符合預期的效果。同時，此次試上墻也對比了背后涂刷深色涂料（西局部）和淺色涂料（東局部），證明淺色更適合冬奧村的整體氛圍（圖28，29）。

在確定了6組團混凝土墻外立面的擴張網后，冬奧村大面積的混凝土樁板墻也沿用了相同的規(guī)格和顏色，由于造價限制，將材料改為3mm厚鋼板。結合材料同時簡化構造，鋼板網單元直接焊接在1 200mm×2 000mm的均質角鐵網格上，角鐵同時作為鋼板網收邊（圖30，31）。

5.2 國家高山滑雪中心

位于延慶賽區(qū)的國家高山滑雪中心項目，其擴張網應用于室內外吊頂、室外圍墻及隔斷處。其中，室外部分使用耐候鋼板網，以適應高海拔山間的嚴峻氣候環(huán)境，并且其質感與顏色能和諧地融入自然環(huán)境，隨著時間的推移，耐候鋼顏色逐漸變深，趨近于與主體深棕色的鋼結構。樓梯下部用于封閉空間的耐候鋼板網因大尺寸孔徑的網難以與樓梯的斜邊梁交接，因而在實際工程中選用規(guī)格尺寸為長節(jié)距30mm、短節(jié)距15mm、絲梗寬5mm、板厚1.5mm的耐候鋼板網。安裝時，四周折邊并與耐候角鋼焊接，角鋼陰角向外作為網收邊，角鋼與背后龍骨用自攻釘連接，角鋼間預留6～10mm間距。室外吊頂采用的耐候鋼板網由于板幅較大且吊掛時中部可能下垂變形，因此提高板厚為2mm，長節(jié)距與短節(jié)距也相應放大，并將角鋼間距離也放大，留出的150mm空隙正好設置一條C型鋼槽，用于放置室外照明燈具（圖32）。

30 樁板墻外鋼板網整體效果及局部

31 樁板墻外鋼板網整體效果及局部

32 國家高山滑雪中心室外耐候鋼板網吊頂

6 結語

擴張網作為一種逐漸被建筑師熟知并應用于建筑裝飾的材料，具有諸多優(yōu)點。筆者以延慶冬奧項目為契機展開了對擴張網的研究，并應于冬奧工程實踐，希望通過本文的初步研究能夠為擴張網的廣泛應用提供啟示。

注釋

1 目前國內有三個相關現行標準，推薦性國家標準《鋼板網》（GB/T 33275-2016）、《隔離柵 第6 部分：鋼板網》（GB/T 26941.6-2011），以及行業(yè)標準《鋼板網》）（QB/T 2959-2008），詳見文獻[1-3]。其中，文獻[1]明確表示適用于建筑。

2 國標中“鋼板網”英文標準名稱為Expanded Steel Net，其術語定義為“采用金屬板材或卷材經機械切割延伸、擴張而產生的孔狀網”，術語使用的是“金屬”，并非特指“鋼板”，與其英文標準名稱存在沖突。國際通用名稱為Expanded Metal Mesh，譯為“金屬擴張網”。本文涉及的是各類金屬擴張網，后文簡稱“擴張網”。

3 推薦性國家標準不具有強制性，并非所有廠家都會采用。列入設計文件中后，標準內的各技術指標、性能要求、檢測標準及檢測方法等都需供貨方按此執(zhí)行。為保證工程質量，且作為設計、概預算編制、工程招投標、材料檢測與工程驗收等的依據，設計文件中應主動列出材料選擇的依據標準。

4 國家標準僅對鋼板網進行了規(guī)定，對于其他材質擴張網如鋁合金等未做說明。

5 部分材質可能會出現沒有國家標準只有行業(yè)標準的情況，遇此類材質更應主動說明具體參照的國家標準。

6 除沖剪工藝外，滾切擴張（斜拉）法生產效率雖然較高，但生產的網孔均勻性不好，矯平后平整度不理想。

7 文獻[1]中術語為“縱向擴張鋼板網”和“橫向擴張鋼板網”。本文不針對鋼板一種材質，因此在名稱中去掉了“鋼板”。

8 括號內英文簡稱引自文獻[2]?！梆そY帶寬”為本文定義的詞匯，在美國標準《Standard Specification for Metal,Expanded,Steel》（ASTM F1267-18）中，專門指代“黏結帶寬”的術語為“Bond”。

9 參見文獻[1]表3。

10 此處抽象了擴張網板厚和尺度，只示意表1 條件下不同網、同一尺寸參數的比例關系。

11 擴張網的縱向截面近似于樓梯踏步的階梯形，擴張網的空間厚度可近似于網平置時波浪形截面的波谷板面頂點至波峰板面頂點的垂直高差。公式按此邏輯進行推導，具體推導過程此處省略。

12 不同的常規(guī)涂裝也會影響重量，但在結構計算時一般不考慮。

13 國內外對鋼板網的研究主要集中在其成形后的力學性能、破壞肌理及具體施工的使用方面，詳見文獻[4-11]。

14 《鋼格柵板及配套件 第1 部分：鋼格柵板》(YB/T4001.1-2007）中對鋼格柵板承載能力有明確規(guī)定。

15 雖然關于擴張網的吸聲暫無相關研究，但某些規(guī)格尺寸的擴張網形態(tài)與穿孔板相似，其形態(tài)也符合亥姆霍茲共振器的形態(tài)。

16 文獻[7]針對不銹鋼方管焊接成矩形架構的擴張網單元進行了拉伸性能研究，對實際工程中如何針對確定尺寸規(guī)格的擴張網進行力學試驗，具有較大的指導意義。

圖表來源

圖1，2，6～10，12～17，19～26 來源于網絡；圖3，5，11，18，27～32，表1，2 為作者自繪或自攝；圖4 來自文獻[2]。