动态建筑与动态幕墙.doc

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。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 拱廊玻璃幕墙开启图6 拱廊玻璃幕墙关闭图7 通风、调温工况示意图（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，高85m，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。图9 关闭外层玻璃百页，则成双层结构玻璃幕墙。(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图13 美国纽约42大街幕墙的剖面及夜景色彩（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。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（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9.35m3.06m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0.75m0.75m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