新型復合材料在城市建筑立面改造中的應用

連軍

（甘肅榮鋮建設工程有限公司， 蘭州 730000）

1 前言

隨著時代發展以及技術水平的不斷提升，建筑外立面在設計方面也都有了較大的變化，每個時期人們對于建筑外立面性能、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，建筑設計理念也有了較大的變化，更加強調多元化、綠色化、信息化的要求，對于建筑外墻來說，不但要保持外墻的安全性、良好的隔熱性能，同時也要具有美觀性、環保屬性，這就需要加快新型復合材料的研究及應用，將其應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 建筑外立面設計作用概述

2.1 保護墻體

外墻作為建筑物的一部分，不但要一定程度上承載相應外部載荷，同時也要按照具體需求發揮圍護功能，能夠實現良好的安全防護、避免噪聲、保溫隔熱等功能。外墻和外部環境相接觸，容易受到環境因素的直接影響，例如溫度強烈變化、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墻體方面的功能與要求，根據不同的情況，是有所不同的。一般應包括：增強墻體使用壽命，進一步優化墻體功能方面的缺陷，防止對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、虛實對比等），同時總體效果也會受到裝飾質感、色彩、線型等方面的影響。利用不同墻面材料會形成差異性構造，會形成差異性的應用以及裝飾效果。

2.3 優化墻體物理性能

通過墻體的裝飾不但可以實現裝飾以及墻體保護，同時也可以優化墻體物理性能。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，同時也可以實現隔熱、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，改善室內溫度。

3 新型復合材料在城市建筑立面改造中的應用

3.1 建筑玻璃

近些年隨著社會需求的變化，玻璃技術有了飛速發展，其功能并非簡單地實現采光方面的要求，同時也要能夠實現光線的優化調節，進行保溫隔熱，實現良好的安全防護以及藝術裝飾等功能。正是因為對于玻璃用途、性能要求不斷提升，使得其形成工藝也有了全新的發展，逐漸研發出了鋼化玻璃、夾層玻璃、釉面裝飾、化學熱分解及陰極濺射等全新的玻璃技術，這也大大推動了玻璃在建筑中的應用范圍，擴大了其應用量[1]。

第一，鋼化玻璃。也稱之為建筑幕墻，不但能夠有效增強建筑物的通透性，充分展現建筑物的個性，增強建筑物的品質，同時也通過優化的工藝技術進一步增強了建筑玻璃的安全性，從而擴大其應用范圍。從性能方面來看，鋼化玻璃的抗破壞性能要遠超普通玻璃（在15 倍以上），同時鋼化玻璃的強度可以按照具體的需要進行優化，具有非常強的安全性，并不會發生自爆的問題，玻璃在破碎時也不會形成碎裂顆粒，不會對人員造成傷害。將鋼化玻璃應用到建筑外墻立面中，能夠進一步提升安裝精度，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，首先要以設計圖紙為基礎完成測量放線，從而明確基層標高、玻璃墻中心軸線等等關鍵位置；之后參照設計圖紙進行槽底鋼部件的安裝，通過膨脹螺栓對其進行有效固定，完成后進行其他部位玻璃槽安裝。然后進行槽內底部膠帶的安裝，并且對相關部件涂漆防銹；然后對于玻璃槽、玻璃塊等進行徹底清理，借助玻璃安裝機或托運吸盤等工具將玻璃塊安裝到槽內適宜位置，對其進行調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整后進行注膠。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合，之后通過硅酮結構膠進行固定。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，此時只要精細加工墻、柱面和地面的飾面塊材并在鑲貼或安裝時與玻璃接好即可。

第二，夾層玻璃。此種玻璃也是最為常用的安全玻璃類型，在兩塊玻璃間設置PVB 薄膜，能夠形成非常強的強度以及柔韌性，同時具有較好的安全性以及隔音效果，非常適合用于環境噪音要求較高的區域。同時可以達到有效的防紫外線效果，能夠有效保護人們、室內設備等不受紫外線影響，同時也可以減少空調制冷電量損耗。除此之外，夾層玻璃即使受到強烈外部載荷影響造成破碎，碎片還是會和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備來對鋁板實施不同孔型的沖壓板材，完成沖壓之后可以實施封邊以及噴涂處理，從而避免產生氧化問題。另外，其可以形成不同的色彩，將其應用到建筑外立面的裝飾中能夠實現非常好的美化效果，已經成為當前建筑外立面最為普遍的產品類型。沖孔鋁板具有耐氣候性，非常堅固并且具有使用壽命。這使得沖孔鋁合金外墻成為同時堅固和時尚的建筑組件，能夠舒適地抵抗元素和大風力量。例如對于萬科五羊泊寓PORT 進行外立面改造時就采取的是沖壓鋁板，由于該建筑所在位置屬于區域的中心地帶，每一年都會有非常多的進入人口，但是受制于資金等方面的限制，其往往集中居住在相對老舊的建筑中，急切需要改善環境。但是受制于周邊復雜的環境、資金方面的缺失等影響，對于老舊公寓的修繕是比較困難的。針對此建筑實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，從而應用到其他類似老舊建筑改造方面[2]。針對此，設計人員對于立面上鋁板沖孔的方式、比例等實施了充分研究溝通，進行了多次的大樣確認，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底布涂有PVC 樹脂而形成的全新型復合建筑材料，屬于現代建筑外立面設計中最為重要的材料之一。織物幕墻的優勢在于其能夠隨著建筑造型發生隨意的變化，可以實現造型多變性，同時能夠根據燈光的變化情況來增強建筑外觀的美觀度，同時此種材料也具有良好的耐久性，可以實現良好的防腐蝕性，具有較強的抗紫外線屬性。另外，該材料也能夠實現較好的遮陽隔熱性能，不會對周邊視野造成遮擋，具有非常強的通透性。織物幕墻施工時主要是利用支撐桿實施安裝定位，進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，利用調節螺栓能夠對幕墻垂直度進行調整，從而使得立面張平或形成凸點而完成幕墻造型[3]。

圖2 荷蘭航空控制中心幕墻改造（織物幕墻）

織物幕墻結合框架系統，對既有建筑的外立面進行翻新改造或新建筑外立面設計應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。網孔膜仿佛為幕墻外添加了一層薄紗，使建筑從內部保持對外的良好視野，適用于全新建筑和翻新項目中。根據膜材的顏色，它可以最高阻隔最高81%的熱輻射。此外，它經久耐用，能抵抗風、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。在這個項目中，建筑師將可重復使用的子框架繼續保留，使得總投入變得可控。

3.4 外墻涂料

建筑外立面設計時外墻涂料是非常常用的材料之一，能夠對建筑外立面實現有效保護、裝飾等。當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、夜間發光涂料、納米涂料、無溶劑涂料等等，例如粉狀建筑涂料是現階段應用最普遍的新型涂料產品，其使用較為便利且成本低，能夠在無需添加調和劑的情況下和石膏、石灰等直接應用；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，即使墻體產生開裂也能夠對其實施良好的覆蓋，能夠防止縫隙在應用中的擴展、變形等情況；夜間發光涂料屬于現階段最為常用的外墻涂料，在白天光亮較足的情況下能夠將日光吸收儲能，可以在夜間光線較暗的情況下進行發光，能夠將建筑物外形展現出來，從而有效降低公共照明用電損耗以及市政建設費用，能夠實現良好的環保性[4]。

例如佳兆業創享空間上海交通路項目位于普陀區中環與內環之間，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，但是空間特點鮮明，特別是原有建筑的四個采光中庭以及園區內的大面積綠化。在外立面改造設計中，建筑師采用“高性價比”的方式進行改造。經過比選，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形成鮮明對比。另外，空調機位和曬衣區設置于陽臺內，保持建筑外部干凈整潔的效果。

3.5 塑料

相對于玻璃來說，塑料的重量相對較輕、成本相對較低，同時可以實現更好的塑形效果，這也促使了其可以應用到更多的建筑設計當中。將塑料應用到建筑外立面中，主要是采取膜材、板材等方式進行應用，這是由塑料的抗腐蝕、防水、透光、質輕、造價低、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。工程塑料早期被應用于工業產品中，是指有著較高的強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗衰老特性，能夠被用作工業零件或產品外殼材料的工業用塑料。當塑料制品作為建筑外墻材料使用時，需要考慮重量、靜力學、隔熱、隔聲、耐候、光學特性、防火、機械應力、抗化學能力、溫度范圍等性能。這些參數對于一個功能技術合理、滿足基本圍護要求的建筑外墻來講十分重要[5]。輕質、耐候、抗腐蝕，具有一定的材料強度和正常使用溫度范圍，保證了塑料產品可以被安裝并長久使用；隔熱、隔聲、良好的光學特性，保證了建筑室內的舒適度；一定的防火等級和抗沖擊強度，保證了突發情況下的建筑安全。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。

建筑膜結構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(EXPO)中軸線上的構筑物“陽光谷”采用了張拉膜結構（圖3），由白色PTFE 復合膜制成，是當前世界上屋蓋跨度最大的膜結構構筑物。

圖3 2010 年上海世博會陽光谷

而ETFE 則主要用于充氣枕結構當中，如“水立方”國家游泳中心（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 水立方國家游泳中心

塑料板材易于加工、價格便宜、樣式繁多，被大量應用于建筑表皮。材料生產商以塑料為原材料生產出豐富的板材產品，如蜂窩板、夾心板、復合板等，可供建筑師自由選擇。

3.6 無機預涂裝飾板

無機預涂裝飾板屬于建筑外立面采用新型復合材料之一，其應用性較好，能夠應用到不同類型建筑外立面建筑當中，屬于節能環保型材料。無機預涂裝飾板往往都是在廠內外層加工而在現場進行裝配，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裝飾墻板性能以及使用壽命，避免建筑外墻出現開裂，已經成為當前最新型的外墻保溫材料。

4 結語

總的來說，新型復合材料具有良好的性能，例如較好的防腐性能、防霉性能、環保性能等等，將其應用到建筑工程外立面中不僅能夠延長使用壽命，同時也可以達到有效的保溫效果，實現良好的裝飾作用。相對于常規的建筑外立面材料來說，新型復合材料的造價成本相對較低，可以按照建筑所處環境、應用目的選定最為適宜的新型復合材料，推動建筑外立面施工水平以及應用壽命提升，促進現代建筑發展。