新型復(fù)合材料在城市建筑立面改造中的應(yīng)用

連軍

（甘肅榮鋮建設(shè)工程有限公司， 蘭州 730000）

1 前言

隨著時(shí)代發(fā)展以及技術(shù)水平的不斷提升，建筑外立面在設(shè)計(jì)方面也都有了較大的變化，每個(gè)時(shí)期人們對(duì)于建筑外立面性能、美觀度等方面的要求有所不同，建筑外立面所具有的功能以及意義也頗具特色。特別是近年來，建筑設(shè)計(jì)理念也有了較大的變化，更加強(qiáng)調(diào)多元化、綠色化、信息化的要求，對(duì)于建筑外墻來說，不但要保持外墻的安全性、良好的隔熱性能，同時(shí)也要具有美觀性、環(huán)保屬性，這就需要加快新型復(fù)合材料的研究及應(yīng)用，將其應(yīng)用到城市建筑立面改造中，有效提升建筑外立面的性能和美觀性。

2 建筑外立面設(shè)計(jì)作用概述

2.1 保護(hù)墻體

外墻作為建筑物的一部分，不但要一定程度上承載相應(yīng)外部載荷，同時(shí)也要按照具體需求發(fā)揮圍護(hù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的安全防護(hù)、避免噪聲、保溫隔熱等功能。外墻和外部環(huán)境相接觸，容易受到環(huán)境因素的直接影響，例如溫度強(qiáng)烈變化、腐蝕性氣體影響等等，從而造成其使用壽命縮短。外墻裝飾工程在外保護(hù)墻體方面的功能與要求，根據(jù)不同的情況，是有所不同的。一般應(yīng)包括：增強(qiáng)墻體使用壽命，進(jìn)一步優(yōu)化墻體功能方面的缺陷，防止對(duì)墻體材料作用造成影響。

2.2 裝飾立面

從建筑物外觀情況來看，其最終效果的主體影響因素在于建筑總體情況（例如建筑的體量、形式、比例、尺度、虛實(shí)對(duì)比等），同時(shí)總體效果也會(huì)受到裝飾質(zhì)感、色彩、線型等方面的影響。利用不同墻面材料會(huì)形成差異性構(gòu)造，會(huì)形成差異性的應(yīng)用以及裝飾效果。

2.3 優(yōu)化墻體物理性能

通過墻體的裝飾不但可以實(shí)現(xiàn)裝飾以及墻體保護(hù)，同時(shí)也可以優(yōu)化墻體物理性能。墻體飾面層所用材料具有特殊屬性，能夠有效提升墻體的保溫性能，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)隔熱、隔聲等作用。例如很多建筑采取的都是吸熱、熱反射玻璃，可以將陽光輻射中50%以上的能量吸收掉，能夠有效降低資源消耗，改善室內(nèi)溫度。

3 新型復(fù)合材料在城市建筑立面改造中的應(yīng)用

3.1 建筑玻璃

近些年隨著社會(huì)需求的變化，玻璃技術(shù)有了飛速發(fā)展，其功能并非簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)采光方面的要求，同時(shí)也要能夠?qū)崿F(xiàn)光線的優(yōu)化調(diào)節(jié)，進(jìn)行保溫隔熱，實(shí)現(xiàn)良好的安全防護(hù)以及藝術(shù)裝飾等功能。正是因?yàn)閷?duì)于玻璃用途、性能要求不斷提升，使得其形成工藝也有了全新的發(fā)展，逐漸研發(fā)出了鋼化玻璃、夾層玻璃、釉面裝飾、化學(xué)熱分解及陰極濺射等全新的玻璃技術(shù)，這也大大推動(dòng)了玻璃在建筑中的應(yīng)用范圍，擴(kuò)大了其應(yīng)用量[1]。

第一，鋼化玻璃。也稱之為建筑幕墻，不但能夠有效增強(qiáng)建筑物的通透性，充分展現(xiàn)建筑物的個(gè)性，增強(qiáng)建筑物的品質(zhì)，同時(shí)也通過優(yōu)化的工藝技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了建筑玻璃的安全性，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。從性能方面來看，鋼化玻璃的抗破壞性能要遠(yuǎn)超普通玻璃（在15 倍以上），同時(shí)鋼化玻璃的強(qiáng)度可以按照具體的需要進(jìn)行優(yōu)化，具有非常強(qiáng)的安全性，并不會(huì)發(fā)生自爆的問題，玻璃在破碎時(shí)也不會(huì)形成碎裂顆粒，不會(huì)對(duì)人員造成傷害。將鋼化玻璃應(yīng)用到建筑外墻立面中，能夠進(jìn)一步提升安裝精度，從而使得建筑外墻的安全性和美觀度充分融合。

鋼化玻璃在建筑外墻施工時(shí)，首先要以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)完成測(cè)量放線，從而明確基層標(biāo)高、玻璃墻中心軸線等等關(guān)鍵位置；之后參照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行槽底鋼部件的安裝，通過膨脹螺栓對(duì)其進(jìn)行有效固定，完成后進(jìn)行其他部位玻璃槽安裝。然后進(jìn)行槽內(nèi)底部膠帶的安裝，并且對(duì)相關(guān)部件涂漆防銹；然后對(duì)于玻璃槽、玻璃塊等進(jìn)行徹底清理，借助玻璃安裝機(jī)或托運(yùn)吸盤等工具將玻璃塊安裝到槽內(nèi)適宜位置，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整之后通過塑料塊填塞將其固定，完成所有玻璃墻的安裝并調(diào)整后進(jìn)行注膠。主要是通過聚苯乙烯泡沫嵌條使得玻璃和金屬槽之間緊密結(jié)合，之后通過硅酮結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行固定。一般無豎框玻璃隔墻的邊框是將邊框嵌入墻、柱面和地面的飾面層中，此時(shí)只要精細(xì)加工墻、柱面和地面的飾面塊材并在鑲貼或安裝時(shí)與玻璃接好即可。

第二，夾層玻璃。此種玻璃也是最為常用的安全玻璃類型，在兩塊玻璃間設(shè)置PVB 薄膜，能夠形成非常強(qiáng)的強(qiáng)度以及柔韌性，同時(shí)具有較好的安全性以及隔音效果，非常適合用于環(huán)境噪音要求較高的區(qū)域。同時(shí)可以達(dá)到有效的防紫外線效果，能夠有效保護(hù)人們、室內(nèi)設(shè)備等不受紫外線影響，同時(shí)也可以減少空調(diào)制冷電量損耗。除此之外，夾層玻璃即使受到強(qiáng)烈外部載荷影響造成破碎，碎片還是會(huì)和PVB 膜保持好整體性，具有良好的安全性。

3.2 沖孔鋁板

所謂的沖孔鋁板主要是通過專門的設(shè)備來對(duì)鋁板實(shí)施不同孔型的沖壓板材，完成沖壓之后可以實(shí)施封邊以及噴涂處理，從而避免產(chǎn)生氧化問題。另外，其可以形成不同的色彩，將其應(yīng)用到建筑外立面的裝飾中能夠?qū)崿F(xiàn)非常好的美化效果，已經(jīng)成為當(dāng)前建筑外立面最為普遍的產(chǎn)品類型。沖孔鋁板具有耐氣候性，非常堅(jiān)固并且具有使用壽命。這使得沖孔鋁合金外墻成為同時(shí)堅(jiān)固和時(shí)尚的建筑組件，能夠舒適地抵抗元素和大風(fēng)力量。例如對(duì)于萬科五羊泊寓PORT 進(jìn)行外立面改造時(shí)就采取的是沖壓鋁板，由于該建筑所在位置屬于區(qū)域的中心地帶，每一年都會(huì)有非常多的進(jìn)入人口，但是受制于資金等方面的限制，其往往集中居住在相對(duì)老舊的建筑中，急切需要改善環(huán)境。但是受制于周邊復(fù)雜的環(huán)境、資金方面的缺失等影響，對(duì)于老舊公寓的修繕是比較困難的。針對(duì)此建筑實(shí)施改造具有特殊意義，并非只是為了解決此建筑單一問題，而是要找到能夠大范圍推廣的模式，從而應(yīng)用到其他類似老舊建筑改造方面[2]。針對(duì)此，設(shè)計(jì)人員對(duì)于立面上鋁板沖孔的方式、比例等實(shí)施了充分研究溝通，進(jìn)行了多次的大樣確認(rèn)，最終采取了波浪形沖孔鋁板，從中庭兩端包裹延伸至外部的立面。所采用的沖孔樣式和已有建筑立面拼接馬賽克具有良好的匹配性，同時(shí)采取了半透樣式覆蓋層，能夠與建筑燈光配合形成良好的效果，更好地匹配到建筑之外的大量車流。

3.3 建筑遮陽膜、柔性織物材料

織物幕墻就是在聚酯纖維材質(zhì)底布涂有PVC 樹脂而形成的全新型復(fù)合建筑材料，屬于現(xiàn)代建筑外立面設(shè)計(jì)中最為重要的材料之一?？椢锬粔Φ膬?yōu)勢(shì)在于其能夠隨著建筑造型發(fā)生隨意的變化，可以實(shí)現(xiàn)造型多變性，同時(shí)能夠根據(jù)燈光的變化情況來增強(qiáng)建筑外觀的美觀度，同時(shí)此種材料也具有良好的耐久性，可以實(shí)現(xiàn)良好的防腐蝕性，具有較強(qiáng)的抗紫外線屬性。另外，該材料也能夠?qū)崿F(xiàn)較好的遮陽隔熱性能，不會(huì)對(duì)周邊視野造成遮擋，具有非常強(qiáng)的通透性?？椢锬粔κ┕r(shí)主要是利用支撐桿實(shí)施安裝定位，進(jìn)行支撐桿防水以及固定之后豎向拉索，使得織物幕墻材料卷軸順著拉索逐漸展開，利用調(diào)節(jié)螺栓能夠?qū)δ粔Υ怪倍冗M(jìn)行調(diào)整，從而使得立面張平或形成凸點(diǎn)而完成幕墻造型[3]。

圖2 荷蘭航空控制中心幕墻改造（織物幕墻）

織物幕墻結(jié)合框架系統(tǒng)，對(duì)既有建筑的外立面進(jìn)行翻新改造或新建筑外立面設(shè)計(jì)應(yīng)用的一種建筑外立面解決方案。例如在荷蘭航空控制中心幕墻改造中就采取了織物幕墻的方案。網(wǎng)孔膜仿佛為幕墻外添加了一層薄紗，使建筑從內(nèi)部保持對(duì)外的良好視野，適用于全新建筑和翻新項(xiàng)目中。根據(jù)膜材的顏色，它可以最高阻隔最高81%的熱輻射。此外，它經(jīng)久耐用，能抵抗風(fēng)、冰雹和太陽輻射等的侵襲。建筑師使用了深色面料，來與立面的原始顏色相匹配。在這個(gè)項(xiàng)目中，建筑師將可重復(fù)使用的子框架繼續(xù)保留，使得總投入變得可控。

3.4 外墻涂料

建筑外立面設(shè)計(jì)時(shí)外墻涂料是非常常用的材料之一，能夠?qū)ㄖ饬⒚鎸?shí)現(xiàn)有效保護(hù)、裝飾等。當(dāng)前最為廣泛的新型建筑涂料主要包括粉狀建筑涂料、彈性外墻材料、夜間發(fā)光涂料、納米涂料、無溶劑涂料等等，例如粉狀建筑涂料是現(xiàn)階段應(yīng)用最普遍的新型涂料產(chǎn)品，其使用較為便利且成本低，能夠在無需添加調(diào)和劑的情況下和石膏、石灰等直接應(yīng)用；彈性外墻涂料屬于建筑外立面專用涂料，能夠提升外墻裝修效果，即使墻體產(chǎn)生開裂也能夠?qū)ζ鋵?shí)施良好的覆蓋，能夠防止縫隙在應(yīng)用中的擴(kuò)展、變形等情況；夜間發(fā)光涂料屬于現(xiàn)階段最為常用的外墻涂料，在白天光亮較足的情況下能夠?qū)⑷展馕諆?chǔ)能，可以在夜間光線較暗的情況下進(jìn)行發(fā)光，能夠?qū)⒔ㄖ锿庑握宫F(xiàn)出來，從而有效降低公共照明用電損耗以及市政建設(shè)費(fèi)用，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的環(huán)保性[4]。

例如佳兆業(yè)創(chuàng)享空間上海交通路項(xiàng)目位于普陀區(qū)中環(huán)與內(nèi)環(huán)之間，原是一處大型老舊酒店，總建筑面積三萬余方，盡管建筑陳舊，但是空間特點(diǎn)鮮明，特別是原有建筑的四個(gè)采光中庭以及園區(qū)內(nèi)的大面積綠化。在外立面改造設(shè)計(jì)中，建筑師采用“高性價(jià)比”的方式進(jìn)行改造。經(jīng)過比選，建筑師選中了可直接在瓷磚上粉刷的外墻涂料，大大節(jié)省了施工成本，使建筑“膚色”得到美白，和高明度涂刷的彩色陽臺(tái)形成鮮明對(duì)比。另外，空調(diào)機(jī)位和曬衣區(qū)設(shè)置于陽臺(tái)內(nèi)，保持建筑外部干凈整潔的效果。

3.5 塑料

相對(duì)于玻璃來說，塑料的重量相對(duì)較輕、成本相對(duì)較低，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更好的塑形效果，這也促使了其可以應(yīng)用到更多的建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。將塑料應(yīng)用到建筑外立面中，主要是采取膜材、板材等方式進(jìn)行應(yīng)用，這是由塑料的抗腐蝕、防水、透光、質(zhì)輕、造價(jià)低、易塑造等特性決定的。在建筑中使用的塑料一般都屬于工程塑料。工程塑料早期被應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中，是指有著較高的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗衰老特性，能夠被用作工業(yè)零件或產(chǎn)品外殼材料的工業(yè)用塑料。當(dāng)塑料制品作為建筑外墻材料使用時(shí)，需要考慮重量、靜力學(xué)、隔熱、隔聲、耐候、光學(xué)特性、防火、機(jī)械應(yīng)力、抗化學(xué)能力、溫度范圍等性能。這些參數(shù)對(duì)于一個(gè)功能技術(shù)合理、滿足基本圍護(hù)要求的建筑外墻來講十分重要[5]。輕質(zhì)、耐候、抗腐蝕，具有一定的材料強(qiáng)度和正常使用溫度范圍，保證了塑料產(chǎn)品可以被安裝并長(zhǎng)久使用；隔熱、隔聲、良好的光學(xué)特性，保證了建筑室內(nèi)的舒適度；一定的防火等級(jí)和抗沖擊強(qiáng)度，保證了突發(fā)情況下的建筑安全。除了這些基本性能外，塑料有著其他材料難以比擬的可塑性、柔韌性和可控的透明性，能夠塑造出獨(dú)特的造型和半透明的空間氛圍，從而成為一些建筑師鐘愛的材料。

建筑膜結(jié)構(gòu)可分為張拉膜和氣承表面兩類，其中90%使用的是PTFE、PVC、ETFE 這三種材料。例如2010年上海世博會(huì)(EXPO)中軸線上的構(gòu)筑物“陽光谷”采用了張拉膜結(jié)構(gòu)（圖3），由白色PTFE 復(fù)合膜制成，是當(dāng)前世界上屋蓋跨度最大的膜結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。

圖3 2010 年上海世博會(huì)陽光谷

而ETFE 則主要用于充氣枕結(jié)構(gòu)當(dāng)中，如“水立方”國(guó)家游泳中心（圖4），半透明ETFE 充氣膜單元將自然光引入建筑，減少了能耗。

圖4 水立方國(guó)家游泳中心

塑料板材易于加工、價(jià)格便宜、樣式繁多，被大量應(yīng)用于建筑表皮。材料生產(chǎn)商以塑料為原材料生產(chǎn)出豐富的板材產(chǎn)品，如蜂窩板、夾心板、復(fù)合板等，可供建筑師自由選擇。

3.6 無機(jī)預(yù)涂裝飾板

無機(jī)預(yù)涂裝飾板屬于建筑外立面采用新型復(fù)合材料之一，其應(yīng)用性較好，能夠應(yīng)用到不同類型建筑外立面建筑當(dāng)中，屬于節(jié)能環(huán)保型材料。無機(jī)預(yù)涂裝飾板往往都是在廠內(nèi)外層加工而在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配，這樣就很好的避免了由于建筑外墻開裂而影響保溫性能的情況，并且其表層涂層可以有效延長(zhǎng)裝飾墻板性能以及使用壽命，避免建筑外墻出現(xiàn)開裂，已經(jīng)成為當(dāng)前最新型的外墻保溫材料。

4 結(jié)語

總的來說，新型復(fù)合材料具有良好的性能，例如較好的防腐性能、防霉性能、環(huán)保性能等等，將其應(yīng)用到建筑工程外立面中不僅能夠延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也可以達(dá)到有效的保溫效果，實(shí)現(xiàn)良好的裝飾作用。相對(duì)于常規(guī)的建筑外立面材料來說，新型復(fù)合材料的造價(jià)成本相對(duì)較低，可以按照建筑所處環(huán)境、應(yīng)用目的選定最為適宜的新型復(fù)合材料，推動(dòng)建筑外立面施工水平以及應(yīng)用壽命提升，促進(jìn)現(xiàn)代建筑發(fā)展。