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动态建筑与动态幕墙


动态建筑和动态幕墙

(一) 什么是动态建筑和动态幕墙 根据使用功能或使用要求,能够改变建筑形态和建筑色 彩的建筑称之为动态建筑。根据使用功能或使用要求,能够 改变形态和色彩的建筑幕墙称之为动态幕墙。动态幕墙是动 态建筑的一种,是动态外围护结构的建筑,根据可以通过构 件的运动而改变形态的建筑形态也可以利用构件本身或利 用构件与周围环境的物理化学作用改变建筑色彩

和形态。例 如日本小松穹顶体育场,通过屋顶的开启或闭合,露天体育 场改变为室内体育馆(图 1、图 2) ,是动态建筑;例如上海 震旦大厦的 19 层到 33 玻璃幕墙上装有 LED 多媒体系统,白 天是金色外观,晚上为各种动画或广告,临江而立,亮丽耀 眼(图 3、图 4) ,是动态幕墙。

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图1

日本小松穹顶露天体育场

图2

日本小松穹顶室内体育馆

图3

白天的上海震旦大厦

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图4

夜晚的上海震旦大厦

动态建筑和动态幕墙已超出常规建筑学和建筑工程学的 范畴,成为一项系统工程,需要建筑师、结构工程师和幕墙 工程师熟悉机械传动原理,了解机械加工、装配以及物理、 化学和自动控制等相关学科专业的知识,需要多学科的协 调、各专业的通力合作。 动态建筑与动态幕墙在三维空间 中引入了时间,在功能及美学上具有独特意义,可以称其为 “四维建筑” 。静与动、封闭与开放、收敛与张扬、空间和 时间,使建筑和幕墙更具鲜明的音乐韵律,改变了传统建筑
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和幕墙终身不变的形态和色彩,拓宽了建筑和幕墙的新视野 和新技术。对现代建筑和幕墙的实践和理论是一种补充和拓 展,有着独立的价值和意义。 在国外,已建成一些标志性 动态建筑建成,但尤以体育场馆的开合屋顶较多,另有专文 浅介,本文探讨性简介几个动态幕墙案例: (二) 通风调温动态幕墙。 案例:德国北来菌威斯特伐置利亚兰德科技园 (Science Park.)(图 5、图 6、图 7) 该建筑临湖一面(西侧)设了一面巨大的玻璃幕墙,玻璃 幕墙可以根据季节变化而调整:冬季,所有的幕墙玻璃是关 闭的, ‘温室效应’使室温增加;夏季,下面 4.5m 高、7m 宽的玻璃幕墙玻璃可用计算机控制的马达打开,使“拱廊” 的室内能够享受湖面的空气,并降低室温,为通风调温动态 幕墙。

图 5 拱廊玻璃幕墙开启
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图 6 拱廊玻璃幕墙关闭

图7

通风、调温工况示意图

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(三)双层玻璃动态幕墙。(图 8、图 9) 案例:德国柏林得比斯大厦(DebiS Building) 得比斯大厦位于柏林波茨坦广场, 85m, 高 由皮阿诺(Renzo Piano Building Wokshop) 设计, 1998 年完工。是一种双层玻璃动态 幕墙,内层玻璃可开启,外层玻璃百页可部分开启或全开,便于 良好自然通风,外层玻璃百页全闭,则是双层结构玻璃幕墙。

图8

塔楼是全透明的,当天气适合时可打开外层玻璃百页, 室内可全通风。
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图 9 关闭外层玻璃百页,则成双层结构玻璃幕墙。
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(四)动态光电动态幕墙。案例:ZED 工程(图 10、图 11) ZED 工程的外层光电板可随太阳光的入射角度而转动,使其达到 最大的发电效率;当光电板全开或部分开启,既能发电,又能遮 阳和良好自然通风; 当光电板全闭, 是双层结构的光电动态幕墙。

图 10

ZED 工程外立面
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图 11

ZED 工程外立面光电板张开

(五)变色动态幕墙─纽约 42 大街的新摄影棚。 案例:美国纽约 42 大街的幕墙。(图 12、图 13) 变色幕墙是另一种形式的动态幕墙。美国纽约 42 大街的新摄影 棚的幕墙是一种尝试。纽约百老汇 42 大街的转角处,行人每晚 都可享受独特的景观:戏院外墙的霓虹灯、街区的商标以灯光设 备的形式反射在阁楼与办公大厦的外墙上。 钢肋片从街道外墙结

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构前面的楼板上悬挂下来。 发光外表的不锈钢百叶固定在这些钢 肋片上。 百叶细孔的外表将光线分散在幕墙的周边并且反射到附 近街区空间。 竖向的钢截面与凹入的平衡梁将结构分为间隔的区 域。在白天,外墙只通过三束白色的灯光来照明,但是晚上,多 层的灯光外表开始浮现。 在晚上,半透明的帷幕拽下,灯光均匀的照射在帷幕上,为外界 的各种颜色提供了变幻的演戏舞台。 每个幕墙区域都分配了一种 单独的颜色作为它们的基本照明, 在这基本颜色之上可以增加三 种颜色。 入口区域上面的屏幕是用三种不同的重叠照明系统来进 行激活的。 使用了 300 多个灯座, 使用电脑装置混合 256 种颜色, 可以达到 500 种颜色。灯光的转换状态与街道的步调相协调:凌 晨,灯光闪亮的节奏极为稳重、缓慢,白天,灯光安静祥和,晚 上,灯光颜色变化多端,映射着 42 大街的变化氛围。

图 12

美国纽约 42 大街幕墙的色彩变换

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图 13

美国纽约 42 大街幕墙的剖面及夜景色彩

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(六)遮阳板动态幕墙。 案例:巴黎大学研究所幕墙(图 14, 图 15) 遮阳板动态幕墙的遮阳板全开或部分开启时,则是单层幕墙 加外遮阳系统;当遮阳板全闭时,则是双层结构的幕墙;状态的 功能和外立面光照都是动态的。大学研究所(巴黎)的幕墙是一 种尝试,此建筑座落在 Monde Du Arabe 研究院旁边,此建筑由 两块平行的板块组成, 通过金属的跨梁与阶梯连接在上部的屋顶 上。建筑的总面积为 6,700 平方米,其中包括一个图书馆、两个 演讲厅以及一些用于教学与行政管理的小教室。 板块的外侧表面 通过开窗法留出空隙,然后将玻璃结构覆盖在空隙上,作为板块 的第二层,精心设计的玻璃的几何形状,使得综合楼外观成为一 个艺术品,光线的折射、反射与颜色的搭配,创造出不同效果, 在板块的窄边的表面上,透明的工业玻璃设计为封闭的外表面。 在长边的表面上,与楼层等高的玻璃元件和后面的墙面形成 45 度的斜面,用作为遮阳的屏蔽。单独的竖向元件都固定在水平钢 型材的框架上。网格锚固在外墙之上并且用拉杆支撑,建筑的外 观呈现不同的变化:有时呈现敞开与透明的状态,有时呈现封闭 的状态。

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图 14

巴黎大学研究所幕墙外立面

图 15

巴黎大学研究所幕墙剖面

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(七)Sweeny 教堂. 美国. 印第安纳波立思. 教堂室内采用白色为主色调,通过设在西南面 9.35m×3.06m 玻璃采 光,5 道竖向玻璃支撑和 16 道横向玻璃支撑将其分割成 80 个 0.75m ×0.75m 的小格栅(见图 16 )竖向玻璃与地板和天花板相连,横向 玻璃通过硅酮结构胶与竖向玻璃粘接,在水平方向支承同时,还保证 体系的稳定,支撑的玻璃都是 6mm+6mm 彩色镀膜的夹层玻璃。通过精 心设计,随着光线入射角的变化,在横向玻璃之间不断折射、反射, 产生光干涉现象,在室内形成独特、奇妙的彩色光影(见图 17 ) ,开 启了玻璃立面三维动态可能性。 (Andrea Compagno, lntelligent Glaas Facades,Birkhauser,P46)

图 16

图 17

这个案例可看出建筑师对哥特式建筑空间和彩色镀膜玻璃的现
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代化诠释,由于点式玻璃技术的应用,形成没有金属框格的空间,光 线通过不同角度上的玻璃的折射、反射和干涉, ‘雕塑’的光影随着 时间变化起舞,这个看似简单而实则独具匠心的设计,将点式玻璃助 这一结构元素与建筑美学相契合,成为独具特色的艺术建筑空间。

(八) 动态建筑和动态幕墙的展望。 现代建筑和幕墙虽然是有一定创造性,但是,这些建筑和 幕墙仍然是以传统的建筑模式与技术为基础。 建筑物在日新月异 地变化着, 新时代建筑和幕墙追求美感的侧重点不再是比例或顺 序,而是活力和动态,这是建筑艺术的延续和发展,新时代的新 型建筑和幕墙要求高度创造性,要求设计师们大胆、创新和个性 化。新时代的动态建筑和动态幕墙不妨作以下大胆展望或设想: 例如能够借助铰链和滑道改变外形, 墙壁和屋顶可以重新 排列组合,房间可以扩大或缩小,也可以由长方形变成多边形, 甚至还能从一处整体移到另一处;许多建筑物可以整体旋转,使 太阳能电池始终对着太阳等。 例如建筑物中遍布多种智能传感器用于检测应力、 畸变、 沉降、裂纹、腐蚀以及各种构件的其他功能。建筑物中可能会装 上环境传感装置,用于检测空气的温度、湿度和污染。通过墙壁 和房顶对空气进行过滤,这些信息都将反馈到一个中央处理机 构,以保证建筑的安全与“健康”。 例如表现出曲线美,建筑平面图上的曲线看上去会比直 线多,幕墙分格和窗户可能是圆形、椭圆形或其他无拘无束的形
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状;而且能够随时间、功能和人的意愿其形态和曲线可以变化。 例如幕墙玻璃,可由传统的透明玻璃转换为变色玻璃,白天和晚 上色彩不同;季节不同,则色彩也不同;这些玻璃光彩夺目。有 些透明,有些不透明,有些是蓝色,有些则是晶莹的黄色,而且 透明度和色彩可随时间、功能或者要求而变化;也有些是闪烁着 广告图文的红绿相间的条纹; 整体建筑可由多种色彩组合而成一 种艺术建筑, 如果它表现的是一幅画, 则这幅画也是能够变化的、 动态的。 本文仅作参考,不妥之处,敬请指正。

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