北京远洋大厦新型幕墙与节能技术的应用

1、北京远洋大厦新型幕墙与节能技术的应用2000 年 8 月建成的北京远洋大厦，坐落在北京西长安街复兴门立交桥的东南侧。这座总建筑面积约 11 万平方 M 的现代化写字楼是由中国远洋运输（集团）总公司、香港益丰船务有限公司、北京市城市开发（集团）总公司合资兴建。由APEC NBBJ （美）、彩恩集团（美）、机械工业部设计研究院合作设计。北京远洋大厦的设计和建设采用了多项新技术，大面积的点式幕墙体系和国内目前最大面积的智能化外遮阳系统就是其中之一。点式幕墙是新一代玻璃幕墙体系。这一体系的最大特点是最大限度地表现了玻璃材料的通透性、最充分地显示出金属材料的结构魅力点式幕墙进入中国建筑业的历史不长，在欧

2、洲已有近30 年的历史。它是随着玻璃制造业、金属结构的加工技术、密封材料的发展而产生的现代建筑技术。这一体系的最大特点是最大限度地表现了玻璃材料的通透性、最充分地显示出金属材料的结构魅力。它可以按照不同的建筑空间形态，设计出独特的结构支撑体系，所以这种体系可以适应不同建筑的需要，用不同的方式表达建筑的语言。点式幕墙技术在国外已很成熟，但由于它的高技术特点及制造加工难度，在国内的采用还是近几年的事点式玻璃幕墙是将玻璃的固定方式由传统的框接（明框或暗框）变为采用高强金属栓接。一般每块玻璃只需四个固定点，由不同形式的金属受力支撑体系固定金属栓。玻璃可以是单层或是中空的钢化玻璃，必须是先钻孔再钢化；金

3、属栓一般采用高强不锈钢，与玻璃的固定有多种方式，必须考虑到精度的可调，通常是“万向节”式的调节方式。根据气候需要还可以做成“热断桥”的节点；金属支撑结构体系是按照建筑师的要求，根据不同的高度和跨度，可以是桁架式的，也可以是拉索式的，千变万化。由于它的材料和加工、安装特点，使得它具有很强的现代工业技术表现力，也使建筑工程的精度达到了机械加工的水平。由于它的高技术特点及制造加工难度，虽然这项技术在国外已很成熟，但在国内的采用还是近几年的事。在一些重要工程中，均由国外设计、加工、制造和安装的（如上海歌剧院），而且造价很高，一般在 1500 美元 /m 2 以上。随着国内建筑业的繁荣发展，点式幕墙技术

4、已受到国内建筑业的关注，而国内现有大型幕墙企业不适应这种体系带来的机械加工等技术的转轨，反应较慢，一些中小型企业得益于灵活的机制，逐渐走在了前面。比较有代表性的有晶艺特种玻璃公司、汕头金刚幕墙公司等，它们已经较为全面地掌握了这一体系的设计技术、加工技术和安装技术，并已在国内有了一些工程实践，因此价格也降至3000 4000 元人民币m2 。国内有关点式幕墙体系行业标准已正在编制当中。此项技术的加工制作问题正逐步解决，关键的问题还是设计技术，因为这种体系是一种“量体裁衣”的结构方式，每件产品都可能有不同的支撑体系，这才是点式幕墙能否达到完美的“工业技术”表现力的真谛所在，也正是点式幕墙能否产生具

5、有无穷魅力的关键目前国内有关点式幕墙体系行业标准已正在编制当中。其实，就单项材料的加工制作技术而言，国内的水平并不低，就玻璃行业来说，玻璃原片的质量与国外名牌产品已没有多大差别；点式幕墙体系的机械加工以及抓件的精密铸造也并不是高精尖的技术；难度较大的还是玻璃的钻孔合成以及中空合成的质量控制。目前国内企业已有从国外进口专门的加工设备，解决这一关键质量问题。实际上对于国内目前的应用水平来说，最难以逾越的问题还是设计技术，因为这种体系是一种“量体裁衣”的结构方式，每件产品都可能有不同的支撑体系，这才是点式幕墙能否达到完美的“工业技术”表现力的真谛所在，也正是点式幕墙能否产生具有无穷魅力的关键。远洋大

6、厦点式幕墙面积约万 m2，这样大规模的在高层建筑上采用点式幕墙，在国外也不多见。设计中对技术难度进行了简化北京远洋大厦采用点式幕墙体系，正是在国外产品已经进入中国，国内企业逐渐掌握这一技术的背景下提出的，采用这种体系经过了慎重的考虑和多方案比较。它的成功应用主要有以下几个原因。这种体系适合于远洋大厦的总体风格，使得这一现代化办公建筑具有强烈的时代感与高技术性，它的通透性也符合大厦要表现的主题：开放与交流。对办公区域室内空间的传统形象产生了" 本质性 " 的变化，面对室外一侧异常地通透，尤其是面对长安街的一侧，它可以将十里长街的景色尽收眼底。对技术难度进行简化。大厦点式幕墙面

7、积约1.5万 m2，这样大规模的在高层建筑上采用点式幕墙，在国外也不多见。设计中采用了简化方式，实施方案采用的是单元式幕墙的概念，把巨大的外墙按照层高和柱间为单元进行分解，大大简化了幕墙的技术难度，提高了可靠性，降低了造价。使国内企业完全可以承担幕墙的制造和安装。国内企业的可操作，使得总体造价可以承受，加工和安装进度能够满足大厦的建设要求。敢于接受挑战，勇于接受新事物和远见卓识的业主。远洋大厦点式幕墙最终由富于创意精神的珠海晶艺特种玻璃公司制造和安装。采用10 12 10 净白玻璃中空，充氩气，精铸不锈钢抓件，铝合金立柱，单元式周边仍为框式构造，以分解层间及单元与单元间的温度及收缩变形。几经单

8、元试样的修改和不断完善，幕墙在通常结构需求的基础上，还独特地在每根铝合金立柱内巧妙地设置了光源，从立柱内伸出的垂直方向的玻璃肋将隐藏的光源传导到幕墙室外一侧，使整个幕墙在夜间产生一种梦幻般的奇特光效。远洋大厦中庭采光顶也采用了点式连接技术。这是点式玻璃幕墙体系的相关技术。对于点式幕墙的相关技术目前国内尚缺乏系统的研究，更不具备相应的设计与加工制造能力，使得目前国内多数点式幕墙只具有一个漂亮的外表，与当今国际工业技术的节能、环保理念相距甚远与点式幕墙相应，大厦平面约1000m2、高63m 的巨大中庭采光顶也采用了点式连接技术。采光顶的跨度约24×27 m，由六组拱形钢桁架组成如帆似浪的

9、变化曲面，烘托的是整个建筑的主题。每片玻璃的尺寸均不相同，加工精度与制作难度较大。采光顶由外到内的玻璃组合是 12 12（氩气层）8（加胶）8 的钢化中空玻璃，抓件直接连接在钢桁架上，内侧加胶玻璃上做有经过特别设计的点阵遮阳图案，经过多种实验，采用的是喷砂工艺。这种遮阳图案的主要作用是减弱射入室内的直射光，在夜间中庭顶部的照明向上把点阵图案照亮，使玻璃顶成为发光的亮体，避免了通透玻璃顶在夜间形成"黑洞透天"的感觉。这种特殊的玻璃技术综合考虑了白天和夜间的室内效果，但由于国内加工能力的限制，超大规格的玻璃丝网印刷还不能加工，如果将喷砂图案改为白色丝网印刷，效果将会更为精彩。从

10、这一点，我们联想到点式幕墙技术。虽然国内部分企业已经或正在掌握这门技术，但对于幕墙技术随之产生的其它技术和相关领域还没有研究或者说还没有深入研究，更没有实践的经验。实际上点式幕墙体系相关技术的研究，在国外也有20 多年的历史了。通常点式幕墙体系采用的都是大面积透明玻璃，只有透明才能使人们无论从室内还是室外都能够清晰地观察幕墙的支撑体系，才能让人们感受它的魅力或者说是震憾力。然而普通透明玻璃光线的穿透最大，最容易吸收室外热量，也就是说，采用这种体系的建筑必须采用相应的技术手段进行节能控制。北京远洋大厦采用了大面积外遮阳体系，这一体系是目前国内最大的外遮阳体系。其总面积约为9000m2 ，设在大厦

11、的东、南、西三个受光面玻璃幕墙的热工性能受许多因素的影响，其中影响最大的指标就是热惰性和遮挡系数（或遮阴系数）。一般来说，热惰性受构造和材料厚度的控制，遮挡系数则受到玻璃本身特性的控制，比如：采用丝网印刷的图案、着色、镀膜玻璃、固定遮阳构件、百叶、室内窗帘、室外遮阳等等。采用镀膜、着色以及印刷图案等方法，都能达到遮挡室外光线的作用，但这种方式不论春夏秋冬，将室外能量一概拒之窗外。其实在冬季，人们需要阳光，尽可能使室外能量传入室内。尽管建筑材料的研究者一再的努力下，对于玻璃的选择有所进展，但既能透过自然光又能避免热损失的理想材料还是难以找到。透明玻璃加遮阳体系是合理解决节能和有效利用日光能源的理

12、想途径。也就是说，由遮阳体系为幕墙提供遮挡系数，在需要阳光的时候收起遮阳，使在建筑内部的人能够享受阳光根据法国Electricde France 对此类建筑的研究，对一座具有32 直接受光面的建筑物，从太阳所获得的热量，占其所吸收各种热量总和的负荷十分有效。简单地说，内遮阳系统可减少这种热负荷的28左右。而采用遮阳对于缓解太阳热50 左右，而外遮阳系统可减少这种热负荷的75左右，可以看出外遮阳比内遮阳有效得多。这是由于内遮阳在玻璃窗内所引起的温室效应，不可避免的使室内热量积聚，而外遮阳则不受这种效应的制约，因此欧洲建筑界的认识，已经把外遮阳系统作为一种活跃的立面元素，加以利用，甚至称之为双层立

13、面形式。一层是建筑本身的立面，另一层则是动态的遮阳状态的立面形式。这种具有"动感 "的建筑形象不是因为立面的时尚需要，而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的一种新的现代建筑形态。远洋大厦的遮阳体系与传统的遮阳和窗帘有着本质上的区别。实现节能目的的，主要是它的智能控制系统远洋大厦的遮阳体系采用的是法国Somfy 公司的控制及电动机构，法国FERRARI 公司的帘幕，总计500 多套电动机构组成。采用垂卷式帘幕系统，与点式幕墙的设计结合在一起。 Somfy 公司是世界著名遮阳机构制造商，其电动机构性能稳定，体积小，帘幕全部收回时，完全隐藏在幕墙的框架内，完全感觉不

14、到它的存在。Somfy 公司的这套电动机构具有自动调平功能，特别适用于大面积整体联动遮阳体系，这种功能保证了同一水平线上的每个帘幕每次收回时自动对齐，以使每次下落时各帘幕之间的整齐联动。FERRARI公司的帘幕是一种高技术产品，由织物经过特殊处理，耐候且避免了积灰，即使帘幕完全下落，也不会完全遮挡视线，透过它的微孔人们仍然可以朦胧地感受室外的景色。这种遮阳体系，与传统的遮阳和窗帘有着本质上的区别。实现节能目的的，主要是它的智能控制系统，这种智能化控制系统是一套较为复杂的系统工程，是从功能要求到控制模式到信息采集到执行指令到传动机构的全过程控制系统。它涉及到气候测量、制冷机组运行状况的信息采集、电力系统的配置、楼宇控制、计算机控制、外立面构造等多方面的因素。远洋大厦采用的遮阳控制优先权顺序是：风力雨阶段阶段其中风、雨是气候测量装置完成的，主要是保证当帘幕放下时，在恶劣气候下，强行收回帘