中国幕墙企业如何在海外承接业务?

2023-05-25 17:04:50

1.幕墙设计理念的共性

　　上海美特幕墙公司近年来在海外承建了若干建筑幕墙工程项目，有孟加拉国际会议中心、新加坡多能食品中心、加蓬参议院、俄罗斯波罗的海明珠会所、特立尼达和多巴哥社会发展大厦、美国芝加哥伯拉翰大厦、比利时沙勒洛医院和卡塔尔多哈迪拜塔等。这些幕墙工程分布在欧洲、北美、中东、西非、南亚、东南亚等不同地域、不同国度、不同气候、不同文化、不同建筑，展现出多元化、国际化、现代化特征。其中规模最大的一项为卡塔尔多哈的迪拜塔超高层建筑玻璃幕墙，高度达392.86米，幕墙面积约10万平方米，合同价位约3.3亿人民币。

　　美特幕墙是如何实践这些海外工程的呢？众所周知，对建筑幕墙的认识有三个层面：幕墙工学、美学、哲学。幕墙设计受到这三个层面的指导。追求建筑幕墙工程的高品质，设计是核心、材料是基础、加工施工是关键、维护维修是长效。作为核心、领先的设计，（设计有两个含义，一个是工程的总体设计二是工程的技术设计，本文重点在技术设计而言。）首先要有理念。美特幕墙设计理念的要旨有两条，系统性和实践性。

1-1.设计的系统性

　　幕墙是主体建筑大系统中的一个子系统，即是一个建筑外围护系统。幕墙子系统包含了外观性、安全性、功能性和经济性的“3+1”性能。外观性是由建筑设计所规定的，幕墙设计只是在建筑设计的框架内做功课。建筑设计规定了主体建筑的空间、体型、比例、材料、颜色、线条、虚实、质感等外观美学要素，幕墙美学这一领域应是建筑师的创意和创作。幕墙设计师以其专业技术实现建筑师的美学目标。安全性则主要由幕墙设计按规范实施，保证在力、震、风、火、热、雷、蚀、碎、撞等方面符合规定。功能性是由建筑设计提出外围护功能指标要求，幕墙设计应保证在光、风、热、水、声、电、尘、虫、景及人性化舒适、健康、卫生等方面的达标，构成外墙内外环境既隔断有害因素，又沟通有益因素，使室内环境形成建筑设计所规定的舒适性。经济性则完全由幕墙设计在保证外观、安全、功能规定的前提下，落实合理务实的性价比。可见幕墙设计的内容，都应与建筑设计密切关联、密不可分，是一个局部与整体的关系。此外，幕墙形成有一个过程，设计、材料、加工、运输、安装、施工、维护、维修所构成，这也是自身的一个系统。建筑幕墙是一个系统工程，幕墙设计首要的是应有系统思维，必须清楚明白幕墙子系统的定位及其与建筑大系统的依存关系。“皮之不存，毛将焉附？”同时，还要控制好幕墙形成全过程的制造系统。

1-2.设计的实践性

　　设计的目的是为了建造，设计蓝图是建设工程的依据。所以，幕墙设计理念的实践性，应是第一位的。一个正确的设计是从工程实践中来的，还要回到工程实践中去。一个正确的、优良的幕墙设计，经历了“实践－认识－再实践”和“认识－实践－再认识”的反复过程。一位优秀的幕墙设计师，除了自己的设计实践外，应当重视工程实践、善于工程实践，勤于通过工程实践不断学习，不断总结提升到理念高度，止于至善。离开了工程实践的“行”，任何设计的理念、蓝图的“知”是毫无意义的空中楼阁。实践是设计的基础、源泉、根本。

　　幕墙设计的程序、系统、原则、方式、方法、元素、关系等等，都是有共性的、有普遍规律的，都可以相通，都属于同一类别。上述幕墙设计理念的两大宗旨，相信海内外幕墙工程都是实际贯彻的，是一条普遍性、共性。我们在大陆工程上如此，到海外也应如此。讨论幕墙设计理念，，就是要思考长期相对稳定的基本原理、原则。回答什么是幕墙、为什么要做幕墙、如何做好幕墙、在何处、何时做幕墙、谁做、为谁做幕墙等，回到设计的基本点、出发点。

2. 海外幕墙设计的个性

　　个性、特殊性是相对共性、普遍性讲的。没有个性也就体现不了共性，没有共性也就指导不了个性。共性概括了个性，个性表达着共性。共性是同，个性是不同，不同为和，和为不同。海外幕墙设计，与海内工程有哪些不同呢？非常重要的一点，是要了解不同分析不同。建筑幕墙的地域性，是一种在时空之中的独特性、具体性，包含了地形与气候、空间与环境、文化与形式、材料与建造等。从幕墙视角讲，可能体现在以下几点，是应于考虑的。

　2-1．幕墙地域性的不同设计

　　建筑有地域性特征，要因地制宜。地域性不同的本质之一，是气候不同（当然还有民族、社会、人文方面的不同）。因此，幕墙设计首先要非常重视工程当地的气候特征。幕墙必须对所在地区的气候有优良的适应性，特别在光、热、风、水等几大环境因素，应有具体的针对性分析。这一点，在中国大陆的幕墙工程设计上，曾出现过忽略气候适应性的现象。比如在材料选用、构造体系方面，将寒带地区强调保温性能不考虑隔热的某种做法，推广到夏热冬暖高得热地区，忽略了应强调防热、散热，应自然通风、遮阳、隔热，而不考虑保温等具体分析。

　　美特幕墙承接海外工程，设计时除获得海外建筑设计提供的气象条件功能要求外，非常注重各个项目所在地的气候特征及幕墙材料、结构、构造上的针对性。（附表1）比如，孟加拉国际会议中心，特别考虑了亚热带季风气候，高温湿热多雨，常有孟加拉湾飓风侵袭成灾的情况，对飓风破坏玻璃幕墙的特性尚知之甚少。俄罗斯圣彼得堡波罗的海明珠会所，强调了高纬度冬季漫长而严寒，且阴雨天长达172天。结构胶、防水胶条的抗冻性，硬化状况、冬季结露、冷桥、施工条件选择等。多哈迪拜塔则突出了热带沙漠气候，393米超高层玻璃幕墙的风荷载取值，日照强烈、夏季最高气温达48℃、墙面隔热、结构胶受热流淌、雨量稀少风尘清洁等状况。特利尼达和多巴哥社会发展大厦，地处加勒比海小安的列斯群岛，属热带雨林气候，幕墙在抗风、高温隔热、防水、盐雾、防霉的特点。

建筑的地域性、幕墙的气候适应性，是从事海外工程极重要的基本认识。幕墙作为建筑外围护系统的功能指标，是由室外气候条件和室内舒适性条件所约束的。必须仔细了解这个“不同”。

表1

我国幅员辽阔，地域跨越了北半球广大地带，全国建筑热工设计分区包括了严寒、寒冷、夏热冬冷、温和、夏热冬暖地区五种气候带，积累了一定的气候适应性的设计经验，这对于海外工程也是一个有利条件。但应注意，大陆上玻璃幕墙工程毕竟大多数在长江、珠江三角洲地区、东部、东南部沿海地区，以及北京周边地区，对于高纬度北美、北欧严寒地带，低纬度热带雨林，热带沙漠等地带尚少工程实践。比如对结构胶的材性的要求，严寒、寒冷带的低温抗冻特性，热带湿热的高温潮湿防霉特性就掌握不深。对室内舒适性特性与差异就了解不细。因此，对于海外幕墙工程的地域性、气候适应性特征的把握，在设计、材料、施工上尚应积累实践经验。

　2-2.幕墙规范性的设计差异

　　幕墙设计必须遵守设计规范，必须尊重海外不同国度的技术立法。不同的国家有不同的设计技术规范、材料标准。我国的法规规定，，必须按照中国的规范、标准执行；如尚未颁布缺项的，可参照国外相应规范；亦有要求同类标准按较严格者执行。在海外工程中，首先应确认按何种规范、标准进行设计。反过来则应遵守所在国度、地方的法规规范。应有逆向思维、因地制宜。在海外工程中，大多数均要求按美国标准ASTM，而英、德、日、欧盟规定按BS、DIN、JIS…有些项目，特别是发展中国家、地区，可以建议按我国规范GB、JGJ同时补充增加ASTM个别条款结合执行。所以，对海外规范与我国规范的“不同”处，所谓国际惯例和自己做法的差异，应有具体的了解和理解。并应十分遵守国际惯例，不应强加于人。

　　例如，当年上海88层高420.5米的金茂大厦超高层玻璃幕墙，风荷载取值按JGJ102-1996为2.25×1.50×3.50×1.1×0.55=-7.15kpa偏高，德国幕墙设计师就不理解也不能接受，他们按-4.00kpa设计。最后，进行了三个模拟风洞试验大部墙面测试平均值±4.0，±3.5kpa,设计取值±4.0～±4.5kpa。另外，铝合金立柱型材厚度，德国幕墙公司取值为2.5mm,而我国规范主要受力构件不得小于3.0mm, 此后经试验，专家论证后才确定。理论上讲，取壁厚3mm限值对立柱跨中挠度f的控制，并不是决定因素。而决定因素对简支梁受力模型言，应是计算跨度L，因f与L的4次方成正比与惯性矩J成反比。所以，在对问题的认同上，有不同的看法是正常的。要在对不同规范的理解上有所沟通。

　　当前，海外幕墙工程有许多超高层建筑。对于超高层建筑幕墙的一个基本设计参数——风荷载的取值，就会遇到很大的不同意见。例如多哈迪拜塔392.85米，风荷载如何取值曾有反复的分析。因为风荷载是建筑幕墙结构设计中的控制荷载，是决定幕墙安全性与经济性平衡、影响功能性的基础参数，但风荷载又是一种非稳定的、变化的、动态的，其取值还在发展研究之中。特别是超高层建筑幕墙的风荷载取值，在我国规范中并不是很肯定极明确的，已经突破了相关规定、超出了规范范围，有关条款并没有具体的规定，有如“300米以上高度的阵风系数”、“玻璃幕墙高度大于200米，或体型、风荷载环境复杂时，宜进行风洞试验确定风荷载”、“对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高”等说法。特别是当风洞试验测试数据与规范规定不一致时，如局部风压体型系数如何调整取值也不明确。因此，海内外超高层建筑幕墙的风荷载取值，就是一个应特别重视、深入分析的问题，对风洞试验值的可信度尚可讨论，应对风洞测试、规范计算比较。多哈迪拜塔项目，风洞试验表明，91.12%墙面负风压为2.0~2.5kpa,3.0kpa 占6.33%,2.55%局部极值为-4.0~-5.0kpa。最后设计取值-3.50kpa,而在风洞试验≥4.0kpa部位均局部加强，≥6.0kpa部位特别加强。对超高层建筑幕墙风荷载取值的问题，按以下原则处理：

　　一、尊重规范计算值与风洞测试值，以此作为基础。

　　二、从考虑大部分墙面出发，按规范或风洞试验取值不应取偏高值。只是对局部、角边、体型变化等处采取加固。

　　三、可考虑据美、加峰值压力系数（-2.2~-2.5）计算比较。

　　四、风洞试验对当地气象风环境边界条件应有统计性取值。重点可分析体型系数及阵风系数及其综合效应。

2-3. 建筑设计与幕墙设计的界面

　　2-3-1．对建筑师设计权威的尊重

　　海外大型幕墙工程，与大陆不同之处，是对建筑师设计权威的尊重；对建筑设计图纸确认后的不可更改；对设计程序的严格遵守。幕墙项目有顾问咨询公司，对顾问咨询意见也是相当服从的。这一点在幕墙的外观性上表现极为突出。美特幕墙曾经承建的几个由美国建筑师设计确定的幕墙玻璃颜色，从东方人审美角度，那种黑色灰暗、深蓝近墨、古铜到红色调，一般都难接受、持否定态度；但美国人却坚持到固执的程度，认为那是追求一种旧金属、怀旧古典美的后现代时尚潮流。幕墙设计面对这种状态，是无可发挥、无能为力的。在幕墙美学的领域，东西方审美观念的差异，必须承认与肯定。历史、社会、人文多年的沉积或惯性，是难于移易也不必移易的。

　　2-3-2.对功能性、舒适性、绿色性的接轨

　　在技术上讲，玻璃光学、热学、力学性能上的要求，从多元集合上综合系统评估、模糊相似选择，从室内环境舒适性、人性化的考虑，以及玻璃幕墙节能、环保、细部、创新方面，如何从幕墙子系统反馈到建筑整体大系统综合平衡，海外建筑师、幕墙顾问工程师的意见与经验，有许多是值得借鉴、吸收、消化，我们应在工程实践中谦虚好学。大陆幕墙设计在结构上、安全性上较多熟习，但也多表现偏于保守，所以GB、JGJ规范多重点放在安全性的控制规定，对于功能性、舒适性、经济性、绿色性、节能、环保方面还应加以扩展深化。

　　2-3-3.在施工图、加工图、施工组织设计上的细化深化

　　幕墙设计与建筑设计的界面问题，因为海外工程设计与施工专业范围、边界划分十分清楚，并非大陆上所推行的“幕墙施工——设计一体化”的模式。因此，幕墙设计是依照建筑设计、幕墙顾问图纸在施工图、加工图、施工组织设计上进行细化深化。幕墙顾问公司提供的图纸一般处于扩初与施工图之间的深度，其图纸特点按立面、分体系较系统，易于检索，此外较为详尽细致，标注清楚、表达明确。而大陆图纸不易翻阅。每一项建筑尺寸、配件、规格、材料、螺钉、胶与胶条、孔洞、沟槽、垫片、焊接、挂件、细部放大等，海外工程表达细化，不厌重复、繁杂、而怕失误、遗漏、模糊。一个极不同的做法是，大陆上在投标方案与施工图深化图纸上，似多先后程序混为一体，投标阶段出施工图、施工图阶段又欠细。在材料配置上，海外工程更是细致到单位面积幕墙配置，几颗螺钉、多少延米防水胶条等。此外，表皮与结构越发分离，是现代幕墙的一个特征。外观视觉形象一定属于建筑师表达，热工节能、室内环境一定由能源、环境工程师控制，并不象大陆由幕墙专业出示效果图，计算热工节能等超出专业范围。

　　2-3-4.对节能、环保新技术强调整体效果和前期分析

　　以建筑节能为例，海外建筑节能概念是强调建筑整体的综合措施、效果，而并非对幕墙单一的苛求，而是将其纳入建筑大系统，幕墙设计在热工、通风、采光等方面必须与采暖、通风、空调专业密切协作协调，非常务实地分析各个专业在节能上的贡献分配及室内舒适性上的作为。又比如关于“双层通风呼吸式”幕墙体系，利用太阳能光伏板的“光电幕墙”等，即使海外欧美发达国家，在现阶段也并没有定为节能大量普及“推广”项目，也还是具体分析到气候适应性，“双层”的优缺点，也还是非常注重可行性研究、投入产出比的合理性，具体建筑具体分析技术的适用性和经济性，因建筑制宜。海外建筑师幕墙设计师强调多次反复沟通、交流，对问题加以澄清明确，并注重文字记录会议纪要存档等，以示责任。

2-4．幕墙设计与远程施工

　　海外幕墙工程必定是远距离海外施工建造，为保证工程顺利圆满，设计上有几个问题应有充分准备：

　　2-4-1．幕墙体系优先选择预制装配化，工厂化程度高的全单元体系。使绝大部分工作量在工厂内预先加工制造形成半成品板片，工地现场工作量越少越好，充分发挥全单元体系建设工期短、安装速度快、现场用工少、加工精度高、板片质量高、安装简约不受气候条件影响、不用外脚手架、现场文明等。即使工程当地因劳工法的限制，也可以输出设计、材料、加工等主体要素。美国芝加哥项目，美特出口板片，安装则由当地工程公司完成。美国业主来公司对板片质量逐一认可。

　　2-4-2. 框架式体系也可以提高预制化、装配化程度。隔热框架、板片、连接件、防水胶条等，都可以高度预制化。经培训安装效率可达4人一组20分钟安装20㎡，25个工作日完成达3000㎡工作量。瑞士Jansen精细钢结构幕墙体系即充分体现了这些特点。

　　2-4-3.材料、构件、连接件、配件等高度配套化、精细化设计，不可有任何遗漏，保证必要的合理的损耗量补充。高度的远程控制。

　　2-4-4.深化细化现场安装施工过程软件。要求简约化，设计有最详尽细致的装配组合程序、秩序、质量要求，创造施工人员按图安装不出任何差错的前提。监控管理从加工制成板片出厂、运输、现场安装、收尾保持分阶段的严格的软件指导，设计文件务必细化至极。板片框架结构设计，必须考虑板片在运输过程中的受力状态。与主体结构所有的结合部、细部有最详尽的局部安装图示。

　　2-4-5.建造过程的三维图示与动态表达，让所有施工装配人员充分了解现场安装施工程序及细节，用虚拟建造过程演示，施工前进行培训技术交底。

　　2-4-6.海外工程售后服务的长效维护是一个问题，编造业主客户使用手册、维护维修手册，以利幕墙的长效管理。海外工程异地远程的特点，决定了其设计的远程过程控制、细化表达特点。因远程性，按软件指导开展工作的情况下，设计图纸资料在明确、细致、详尽、落实、不可更改上应有一个全新的概念。海外工程商业合同的严肃性，决定了工程建设总体设计计划进度时间流、资金流、材料流、信息流等各个环节的严格性，而设计这一核心环节，必须在计划安排上保证计划性高度的准确，保证贯彻“凡事预则立，不预则废”理念的实施。设计按严格的程序办事，设计按严格的标准执行，设计必须保证有公平的合理超前时间与空间，以应付不可预见的事件发生。此外，海外远程工程的特点，决定了设计对工程造价的巨大影响，设计理念中“控制质量、控制时间”的同时，必须专有“控制成本”的内容。“成本设计”、“价值分析”在海外工程中的作用更为凸显。我们曾经发生过“板片坐飞机”的事件，误失船期而影响工期的矛盾，不能不是工程总设计控制的大失误。

2-5．幕墙设计与性能检测

海外幕墙工程在基本性能检测上，与大陆上的理念有些不同。大陆以检测“通过”为目的进行检测，而无论海外工程或海外设计在华工程都非常重视开工前的检测，愿意在试验上多些投入。其目的多在于发现问题，改正错失、优化设计。非常重视试验检测投入。海外设计人员在基本性能测试过程中，自始至终跟踪全过程，注意试验环节，记录试验现象，认真细致，严肃严格。尽管按照我国幕墙规范基本性能测试有规定要求，但比较下来，海外工程的要求比国内更为严格、更为符合使用的实际状态。

三项基本性能测试程序表2

　由上面程序分析可看出，气密性增加（1-5）水密性增加（2-2），特别在反复荷载波动检测风压变形（程序4）后，增加50～100%招标文件风荷载（程序5），再进行一次气密性（程序6）、水密性（程序7）测量；在100%风荷载标准值P3检测后（程序8），又增加2次1.5倍招标文件风荷载值的永久变形测量（程序9）。这些对气密性、水密性功能指标更为接近实际和安全。

　3.幕墙设计的现代化

　　建筑技术迅速发展，幕墙工程随之迅速发展。近年来，在幕墙设计国际化、现代化潮流中，有若干新概念、新技术正在不断投入应用执行。

3-1.电脑仿真、数字化分析的微环境评估

　　在设计边界条件下，目标对象的功能仿真（Functional simulation）分析，使设计深化从定性变为定量。当代科技影响下的建筑已经成为一个技术集成的综合系统，在“以人为本”环境的影响下，已经不存在完全的抽象空间，即绝对的空无一物。在人居建筑空间中存在着空气流动、空气中的悬浮物漂浮、有机挥发物扩散、热量传输、可见光波传送、振动传播、空间能量变动等空间物理属性，表现为热舒适度、视觉环境、听觉环境、空气质量等室内环境。建筑功能仿真，包括日照、太阳能辐射、天然采光、人工照明、热、声、风环境模拟与能耗模拟等。同样，对于建筑幕墙所处的环境及自身的墙内外的微环境，在风、光、热、声、尘、力、视觉等方面都有了广泛应用电脑仿真的分析与评估方法。

　　首先是在风环境方面，已经有了计算风工程的方法，对幕墙各个方面、局部进行风压分布的表达与分析。风力对建筑幕墙结构及环境的作用与影响，是至关重要的、基本的。因此，利用电算技术与数字模拟技术，对建筑幕墙立面及包层气压研究，风力环境研究，不仅对建筑物外墙表皮风压分布而且对建筑物底部行人道、出入口、广场等周边风舒适性进行分析。由于对风环境电脑仿真的采用，对高层建筑风环境的深入研究，对风害、建筑底部风、建筑风影、下行风、街道狭窄风、漏斗风等分析，使高层建筑剖面、形体、平面设计，表面开口、开窗、双层墙面、雨篷、顶檐、飘板、遮阳板、装饰条、墙角、边缘等设计，都是极有价值的。此外，还可以使用风洞模拟测量自然通风及其改善的方法。

　　其它尚可以进行大气污染源散布模式、模拟大气飘灰、尘埃、汽车尾气等在建筑物附近流动、沉积等研究等。

　　其次，对光环境的采光、照射、反射、遮蔽状态的模拟，对热环境的传递、得热、散热、热岛、能耗过程、预测评估等，也都有十分广泛的采用。特别是日照遮阳模拟、通风模拟、噪声分布等。对幕墙设计的深化细化人性化很有意义。

　3-2. 绿色幕墙评估

　　近十几年来，世界各国普遍关注绿色建筑和可持续建筑。绿色建筑关心的中心问题是建筑性能，对生态系统干扰最小化。绿色建筑是指“在建筑生命周期内，包括由建材生产到建筑物规划，设计、施工、使用、管理及拆除等系列过程，消耗最少地球资源，使用最少能源及制造最少废弃物的建筑物。”可持续建筑有四个原则，即资源的应用效率、能源的使用效率；污染防止原则（室内空气质量、CO2的排放量）和环境和谐原则。其理念就是追求降低环境负荷，与环境相融合，且有利于居住者健康。绿色、生态、可持续建筑都是以人的健康舒适为根本。绿色建筑的评估，有四种主要的方法，包括中国绿色建筑评估标准化、美国LEED、多国GBTOOL和英国EcoHomes。中国评价标准主要因素包括节地与室外环境、节地与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理。美国LEED重视建筑性能评价设计使用者的要求，包括健康、安全、保安、功能性、效率、心理舒适性、美观、满意度及技术性能等项。而对建筑幕墙的绿色性质应如何评估呢？首先应在建筑整体、大系统评估要素构成中，针对外围护子系统分析相关诸独立要素和专业间的关联要素。玻璃幕墙轻质高强的特点，对建筑减轻自重、节约地基与基础投入、节省水平垂直运输能耗、材料可回收重复利用、废弃物量少、实现建筑工业化，特别抗震性优良，人性化的采光、视野等有较大的优势。其次，在绿色建筑评估体系的一、二级Q-L权重系数体系中，引出与外围护系统直接相关的指标，包括室内物理环境的声环境、光环境、热环境、室内空气品质；能源利用与管理的建筑主体、节能；材料资源的建材资源消耗量，建材的能源消耗量；对环境的影响的光反射等。（表3）可见当未计自然通风、建筑主体节能两项权重31.25%时，采用玻璃幕墙或不采用两者，“综合”评估差异甚小，几乎相近。应当对室内物理环境质量的热工（15%）、隔声（11.25%）和对环境的影响光反射（12.5%）三项上有所作为，方能改善玻璃幕墙的“绿色”性质。所以幕墙设计应在室内环境质量上对自然通风、遮阳、隔热、隔声上十分重视。在室外对环境的影响上，应对光反射的负面效应多加改善。

表3

关于建筑节能是绿色评估的一个重点，有些节能理念值得探讨。幕墙节能的理念，首先要想到系统性如幕墙形成的全过程各个阶段，外围护功能指标有多项，并非热指标一项。其次，要想到实践性，节能必须强调实测实效。第一，国内当下建筑节能尚处于强调外围护结构的传热系数K、惰性指标D 、遮阳系统S.C等规定的起步阶段，还没有进入控制建筑真正的能耗外部输入值（一次性能源消耗量）阶段。第二，国内当下建筑节能尚停留在用建筑单位面积衡量能耗指标控制上，还没有采用单位使用面积能耗指标，还没有追求控制建筑整体实际需求使用能源量、实际原始能耗；对如何进入采用一系列技术手段而不是单纯从材料、单项技术、单项孤立的指标控制的节能方式的转变上。如对幕墙有气密性测试但对整体建筑还做不到，对建筑空间的最低换气量还缺少预测。值得重视的是，应对由于外围护结构系统热损失而需补充能量的实算实测。幕墙体系对室内冬季空气加热和夏季空气降温所需能量的补充缺乏对比。

　　以“双层通风幕墙”为例，对其气候适应性、防火性能、投入性能价格比、利用建筑使用面积、日常运行维护清洁、热工及通风设计计算实测节能实效、采光照明、隔声等，都应有务实的具体技术经济分析，特别对“通风”、“烟囱效应”的动态计算，应有定量分析。不同气候气象条件下通风空腔体热通道自然通风的计算，中性层的动态变化成为难点等。节能概念落实实效，应是当前建筑节能新概念的核心。

　　什么是人性化的、舒适的、适合人居的幕墙？评价标准为何？关于幕墙的人性化，设计中如何体现“以人为本”，也是以人的健康和舒适为根本。绿色建筑评估的一个中心议题。居住建设健康影响的因素框架，包括了生理健康、心理健康、健康环境三部分保障因素。作为建筑内外环境界面的外围护系统幕墙，其人性化考虑涉及到界面功能：阻断隔离有害环境因素的侵袭，交流沟通有益因素的获得。不应忘记，技术上的飞速发展，并不会使人的基本需求尤其是心理需求有一个突变。而幕墙设计的人性化，主要会与生理健康的室内光、风、热、声、水环境空气质量、场地污染源中等项的日照、采光、通风、排气、冬暖、夏凉、热岛、隔声、雨水、电磁、灰尘、废气、放射等因素；心理健康的视觉、隔声、防盗、安全保障等。如何针对这一系列因素，采取幕墙特有的技术措施，是一个重要问题。

表5

行人风环境适应度标准

3-3.虚拟幕墙建造过程

　　幕墙的施工图是建造的依据，成熟的设计师实际上已经对其有了主体的思维和建造的“头脑过程”。过去由于局限于静止的二维的平面表达，因而影响了工作效率，造成评估和深化上的动作缓慢。对于施工建造者与管理者对图纸的理解，多次技术设计交底也多有困难与反复。现在，可以用由二维转化为三维，由静态转化为动态，在由计算创造的虚拟环境中将建造的“头脑过程”直接主观地表达成为“虚拟建造”(Virtual Fabrication)，促使设计深化、快速、高效的落实。建筑幕墙的子系统的自身装配体和建筑主体大系统的整体装配体及其界面，都充分详细地表演出特征构造，形成三维动态建筑信息模拟。通过构件元素的层层参照生成复杂的建筑系统模型，当修改了某个视图的某些关系或尺寸后，系统会自动调整更新并具备综合性。虚拟幕墙建造过程，对于整体化设计提高设计效率，避免或减少错失、快速调整修改、节约建造成本、了解建筑全过程及程序是十分有效的。对于海外工程远距离沟通交流，更是高效率的。

　3-4.现代幕墙的创新

　　中国大陆幕墙工程，自主创新太少，多为海外全盘带入或半模仿半消化。而海外幕墙技术、材料、工艺自主创新较为活跃。现代幕墙的创新，先进技术有几个方面，包括了高效保温隔热外墙体系，热桥阻断构造技术，高效门窗系统，高性能节能玻璃技术与选用，高性能遮阳技术系统，自然通风、气密、采光、呼吸技术系统，隔声防噪外墙，高舒适度低能耗的室内热环境系统，提高室内光环境舒适性技术，高质量室内空气环境，再生能源利用，雨水收集循环利用，智能化控制系统等。

　　一、开发了新的幕墙材料，而随之创新了幕墙的体系。“材料是基础”这一基本理念是正确的。例如，玻璃幕墙就有镀膜热反射玻璃、中空玻璃、中空Low-E玻璃，双银玻璃、真空玻璃、多腔悬张膜节能玻璃、双腔三玻高效能玻璃、彩釉玻璃、超白玻璃、U型玻璃、自清洁玻璃、粘贴钛金薄膜复合玻璃等诸多墙面材料的出现，带来了幕墙的多样化。

　　二、开拓了新的幕墙结构，而随之创新了幕墙体系。轻型金属结构支撑体系，极大地支撑了新的幕墙体系的诞生。例如，点支承驳爪式、卡盘式玻璃幕墙、拉索结构、拉杆结构、索网结构、精细钢结构玻璃幕墙等。

　　三、改善了建筑外围护系统的热工性能，建筑节能要求提高了，从而推出了若干“节能幕墙”，例如中空LOW-E保温型或遮阳型玻璃幕墙，双层通风幕墙，粘贴功能膜复合玻璃节能改造幕墙，真空玻璃幕墙、高效节能玻璃幕墙等。此外，隔热断桥铝合金型材、多种遮阳板、局部光伏电池板玻璃幕墙以获得再生能源利用，自然通风与通风器等。

　　四、提高了建筑幕墙工厂预制化，安装快速化程度，而促进了现代化幕墙体系。使用较多的全单元组合体系、半单元体系、框架式体系亦有高程度装配化。例如瑞士 Jansen精细钢结构玻璃幕墙体系，尽管是框架式，但发挥了钢结构强度高、弹性模量高的特点，使框架构件精细化、防水胶条预制化、装配快速化等。

　　五、投入了现代智能化配套系统，设置雨、温度、烟、照度、红外移动传感器，使幕墙及窗在自控、遮阳、阳光反射、采光、通风等方面智能控制，强调幕墙的应变性、智能化。在居室空间空域信息化，形成室内空间与围护互动网络系统，以控制室内微环境等。

　　美特幕墙在拿来吸收、消化海外幕墙现代先进技术时，注意适用技术的自主创新。创新技术应是适用技术，解决量大面广、可推广技术。创新技术既应超前又有传承，是因地制宜、因工程制宜的技术，既要拿来又要消化。创新技术是一个系统工程，多位一体的技术。与美国建筑设计师合作中，美特开发了“全单元横向幕墙结构体系”并获得了中国实用新型和发明专利。在外观上完全与建筑效果图一致，在结构上是一种横向类似工业条板的构造。在加工施工上完全是全单元装配式的，在理念上，既是幕墙又不是幕墙，既是窗又不是窗。是一种非此非彼、亦此亦彼、似是而非的中间混合物。在价值分析上，具备优良的外围护功能而价格却比幕墙便宜比窗贵的中间价，市场上有竞争力的价位，业主欢迎的合理性价比。

　　当下对建筑节能的创新技术十分关注，对玻璃幕墙节能新技术也发展很快。海外对建筑幕墙节能创新的推进与大陆上有什么不同和相同之处呢？

一、相同之处

　　第一、都制定了建筑节能的规范标准，大陆上发布实施了国家行业、地方标准，如GB50189,GB50176,GB50411,JGJ134欧洲德国等都有WSVO1978,Euvv2006,DIN v4701-10。建筑幕墙设计无疑都应遵守其规定，执行规范法规。

　　第二、都积极试验了节能示范建筑，比如北京清华大学中意合作超低能耗示范楼、环境能源楼，上海生态建筑示范楼。德国亦有欧洲节能示范住宅等，这些示范建筑中，对外围护系统的隔热、保温处理相当重视各有千秋。但普遍如何推广，节能的投入产出比如何合理，尚在讨论。

　　诚然，相同之处不能遮掩规范、示范建筑上的不同之处。对规范的先进合理性、实效性，示范建筑如何推广，还有大量差距。毕竟国情不同。

二、不同之处

　　第一、节能理念、思想不同。德国经历了三个发展控制阶段，首先是控制建筑外围护结构的能耗；其次控制单位建筑面积能耗指标到控制单位使用面积能耗指标；再次，控制建筑整体实际需求使用能源量，而不是单纯从材料、单项技术、单项孤立的指标控制，而是实施一系列技术手段，全面系统综合平衡控制。

　　第二、节能做法、措施有不同。首先，德国有三个等级低能耗建筑技术体系的目标。低能耗建筑指要求达到相关规范要求的使用舒适度和健康标准下，冬季采暖和夏季制冷的能耗。单位使用面积一次性能耗70kwh以下；30～70kwh/㎡使用面积；微能耗/零能耗建筑为0～15kwh/㎡使用面积。低能耗其外围护系统的要求是，在德国的气候条件下，外墙加强保温消除冷桥，U值≤0.35-0.45 W/㎡•k ；外窗提高气密性、保温要求，U值≤1.70 W/㎡•k，开窗应与采暖、空调联动。微能耗/零能耗，则有外墙采用超薄真空隔热保温板（PIV）、外窗采用真空玻璃、双腔三玻、高效能玻璃U=0.2-0.5、双层幕墙等。其次，低能耗建筑是一项合理的全面整体设计和评估。上述外围护系统要求外，更多的是控制建筑朝向、体型系数、开窗比例、室内空间、新风系统、新型仿生技术的HTWD墙体技术、低温辐射式楼板、地下预热预冷、太阳能利用等。建筑整体节能设计包括了主体结构、设备和能源三个方面的综合系统措施。因此，建筑节能问题不能仅仅针对单一的外围护结构系统，而应是一个大系统工程。应细化分析各个元素，在节能上的贡献与关系。此外，非常强调节能效果实测，不同类别建筑，能耗的一次性需求量、最高允许量等都应量化细化、定期检查、准确控制。对建筑物缝隙能耗十分重视，甚至对建筑进行气密性测试及最低换气量。最为务实、实效的节能，并不完全看计算的数字，而应实测冬季采暖、夏季制冷时实测一次性能源消耗量。

　　第三、幕墙节能设计进行大量日照、遮阳、通风模拟和能耗预测分析。节能设计中的主要对策是强调气候适应性和保证舒适性前提下抓好遮阳系统、外围护系统隔热、保温处理、做好自然采光与通风并装备适应天气的智能化互动系统。

4. 海外幕墙的知与行

4-1.“海外引进—大陆消化—出口海外”的发展过程

　　建筑幕墙是上世纪八十年代初由海外登陆进入上海的。作为一项建筑外围护系统的新材料、新结构、新工艺、新技术，经历了一个初学者的经历。当时，最先实践的项目是开放式内排水半单元体系，对其墙板重复性高标准化、主要板片、立柱工厂预制、安装速度快、无序化、少受气候条件影响施工、易于调换板片，板片之间不封闭、开放内排水方式、等压空腔防水，无须大型运输、吊装设备，十字缝接缝的安装准确性等特点，进行了深入系统消化，并实践了几十项工程，因而形成了自己的软件、试验、加工、安装的全过程认识。由不知到知之甚少，到知之稍多的发展，并形成了美特幕墙的独有技术直至1997年获得专利。此后，在此大量实践基础上，又学习了欧美、日本全单元组合式体系，并在上海交银金融大厦超高层建筑幕墙（高度235米，6.9万平方米）成功实施，在技术上、质量上、加工施工上都取得了系统认识，在高层、超高层全单元幕墙体系上，走出了自己的发展途径，承建了多项全单元体系项目，构成美特幕墙代表性工程和特长。因而，目前海外出口工程中能有一个坚实的技术基础。这就是一个“海外引进—大陆消化—出口海外”的发展过程。在此过程中作出了成果，建立了队伍，也取得了效益。

　　4-2.“设计—工程—再设计”的实践过程

　　幕墙工程的核心是设计。幕墙设计充满了矛盾。认识这一矛盾运动、认识和处理好一对对矛盾，实在是建筑幕墙设计中的一个本质运动。一个好的幕墙设计，应当是对矛盾的处理较为合理的平衡。例如幕墙安全性，是一个相对的概念、综合的概念，依不同建筑功能、不同安全投入、不同使用年限和条件等而不同的。对安全玻璃的认识，早已提出“工作状态强而不破坏，破坏状态碎而不散落，高处散落不论破坏形态都是不安全的”原则，使设计认识提高了一步；也解决了在中外幕墙设计中的不同认识和理解。对幕墙节能的认识，也很早提出节能是一项系统工程，要以幕墙形成全过程和生命全过程分析，要以外围护系统的全部功能指标体系规定上作出综合系统整体比较；节能建筑幕墙要不断技术进步，要分析性价比，要多做测试与实测等论点。因而对当前幕墙节能设计有着良好的指导意义，防止了片面性。又如对幕墙功能的“一分为三”的认识，也是从多年设计与工程实践中得来的。认为玻璃幕墙是一项新技术、新材料、新工艺，既有正面效应，也有负面效应，更多的是一种正反皆有的混合效应。幕墙技术设计走的是“正-反-合”的发展过程，通过对一般传统窗的否定，对一般传统墙的否定，对一般装饰板的否定，对一般幕墙的自我否定而合成为幕墙的综合系统，抓住玻璃幕墙“采光非采光”这一基本主要矛盾。这些认识对设计有着极好的引领，如果脱离了设计实践、工程实践是形不成自己的独立见解和正确的思想，合适的设计理念的。

4-3.“实践—认识—再实践”的认识过程

　　正确幕墙设计出于对幕墙的正确认识所构成的设计理念。美特幕墙设计是有自己的理念的，这个理念来源于幕墙设计与工程的实践。这个理念包括了对海内外他人的幕墙设计间接经验，包括了海内外自己的幕墙工程实践的直接经验。美特幕墙设计既包含了许多共性的系统性、实践性的原则，又包含了大量个性的多样化的差异特征。对海外设计的程序、规范、方式既虚心学习尊重遵守，又要对大陆自己的经验有信心、发挥，以“合”的态度，执其两端取其中。只有通过“实践—认识—再实践”的多次反复认识，我们的理念才会产生积累，量累积到一定度便有质的“飞跃”。我们要学会幕墙的“自我否定”，学会分析幕墙的“矛盾运动”掌握幕墙的基本矛盾，学会对幕墙有一个“一分为三”的三元论认识，懂得“肯定—否定—否定之否定”的上升过程，懂得在否定自己的设计中前进，在充实自己的理念中发展。让我们通过对幕墙工学、美学、哲学的学习中、实践中，通过知与行的反复深化，把幕墙设计做得较好。海外工程实践证明了，中国幕墙设计水准已经达到国际水平，中国幕墙材料已经进入国际市场有竞争力，中国幕墙工程整体已经成为国际建筑幕墙业的一支新兴力量。让我们从“学生—先生—学生”的发展成长。经过“知”与“行”的反复提高，继续实践幕墙的“知与行”。

——本文原标题《中国幕墙设计在海外工程实践》

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