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1、同济大学建筑与城市规划学院硕士学位论文生态化策略在建筑表皮设计中的表现性研究以玻璃幕墙为例姓名：景颖由单层表皮向多层表皮发展由单层表皮向多层表皮发展，起因于表皮各项功能的分离，目的是使建筑表皮的各项功能最优化，以此来满足不断变化的需求，创造宜人的室内环境。建筑表皮的基本功能包括：采光、通风、保温、隔热、遮阳、隔音及其它功能。单一的表皮材料或者单层的表皮结构无法同时满足多种功能需要，因而产生了由单层表皮转变为多层表皮的需求。玻璃表皮在使用中存在诸多矛盾，例如遮阳与采光、通风与保温等，因而必须对单一结构的玻璃表皮进行多层次化、系统化的设计，形成具有特定功能的构件层次与玻璃层次组合而成的综合表皮形式
2、。热反射镀膜玻璃遮蔽太阳辐射热的效率较高，但其也有较高的反射率，容易形成光污染，而且在冬季或阴天影响采光。LowE 玻璃结合中空玻璃较为理想，可以获得夏季使室内凉爽，冬季对室内保温的效果。通过在中空玻璃中填充热惰性气体或抽成真空，能减少热传导，节能效果更好。遮阳构件可安装在玻璃表皮的室外侧，也可安装于室内侧，其安装位置对防热和通风的影响很大。将构件紧靠墙面布置时，由受热表面上升的热空气将由室外空气导入室内，故而构件与墙面间宜帘设一定间距，使大部分热空气沿幕墙排走。而装存内侧的遮刚构件，其吸收的太阳辐射热大部分散发到室内，装在室外一侧则获得更大改善，节能效果更佳。(1)外遮刚的基奉形式可分为四种
3、：水平式、乖直式、综台式和挡板式( 如图 35)。此外，还有倾斜式、收缩式、可闭合式等等。按形状类型不同，主要可分为遮阳板、遮阳格栅、遮阳百页及遮阳帘木、竹等传统材料，常以帘幕、露空的板等形式使用，通过绑扎、编织、构件连接等方式将小件材料进行加工和组织。木、竹等材质赋予百叶独特的气质，擅长体现建筑的自然风格。术质百叶的遮阳效果与铝台金百叶的遮阳效果类似，但是木材的使用寿命和耐腐性不及铝合金，使用上远不及后者普遍绿化遮阳玻璃幕墙上不寅直接攀缘植物，但可以在一定距离之外设寅钢绳、木条或钢条等材料布置的构架，植物垂挂在构架上。同时构架与墙体问的空气层，有利于培体的散热。在选用植物方面，通常以卷须类及
4、缠绕类植物为主。利用玻璃自身遮阳(1)彩釉玻璃遮阳通过丝网印刷技术在透明玻璃上印制各种不透明的花纹，形成彩釉玻璃。彩釉玻璃对阳光有遮挡作用，用于幕墙的彩釉玻璃常采用较粗大的印刷花纹，例如宽度达 lOOmm 以上的条纹。彩釉玻璃遮阳造价低，施工简单，无需维护，但是彩釉印花玻璃遮阳能力较差，所以遮阳效率不是很高。(2)半透明玻璃半透明玻璃是指将普通玻璃的表面肌理处理粗糙，使光线在该界面上产生大量的漫反射现象，减少了投射通过的光亮，从而降低室内的光强，营造出柔和的室内光环境。常用的半透明玻璃形式有磨砂玻璃及玻璃砖。(3)玻璃遮阳板将玻璃加工成百叶形状，宽度一般在 lOOmm-300mm 左右，叶片长
5、度在 600re-1500mm 之间。叶片有选用镀膜、铀面或磨砂等不同材料，可以获得不同的外观效果。玻璃材料的遮阳百叶通透性好艺术效果强，但是遮阳效果较弱。与传统单层玻璃幕墙相比，双层玻璃幕培具有一些新的特点：(1)隔声性能外界环境噪声在经过双层玻璃幕墙时，一部分被外层玻璃反射掉，一部分通过进风口与出风口进入空气问层内，经过多次反射与吸收后才通过内层玻璃传到室内。由于外层幕墙通常是单层结构，其自身的隔声量不随玻璃材料及厚度的变化而变化，故而对双层玻璃表皮隔声性能影响最大的是通风口的位置以及大小尺寸。综合考虑外层幕墙的密闭性、保温性以及幕墙自然通风的需要，其外立面的开口面积一般在 8-12之间。
6、双层玻璃幕墙具有良好的隔绝室外噪声的功能，但对于建筑内部不同房间之间的隔声并不有利，尤其对于在水平方向不做分隔的外挂式和廊道式双层玻璃幕墙来说，效果吏差，必须在设计初期予以充分考虑。(2)采光性能与普通单层玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙在采光性能上的劣势为：多一层的玻璃会阻挡掉更多自然光进入室内；双层玻璃之间的空气间层具有一定宽度，相当于增加了建筑进深，从而导致采光系数的减少。针对上述问题，可以考虑外层玻璃采用高透型的白玻，降低自然光的损失；同时，双层玻璃幕墙技术允许立面出现更大面积的玻璃，也有利于增加射入室内的自然光。(3)保温性能双层玻璃幕墙的保温性能与外层幕墙开口的可调节性有关，一般说来，开
7、口不可调节的双层玻璃幕墙，其保温性能未必总是好于单层幕墙。而具有调节风口的双层玻璃幕墙，其保温性能的提高也是有限的，通常情况下，在 0-20不等。此外，双层玻璃幕墙的保温性能还与内层幕墙的保温性能以及建筑立面的朝向有关。(4)隔热性能双层玻璃幕墙的空气间层是安装遮阳装置的有利位置，可以有效避免外界环境对遮阳构件的损伤。但在中间遮阳阻挡太阳辐射进入室内的过程中，空气层内储存了大量的辐射热，必须将这部分热量带走。因此，空气间层内气流的特性、遮阳构件对太阳辐射的吸收率以及组成玻璃的特性都会影响双层玻璃幕墙的隔热性能。具体说来，空气层宽度，进风口、出风口位置以及遮阳构件的位置都会影响空气流动的顺畅性，
8、一般说来，间层宽度不宜小雨 400mm，有辅助机械通风时，可以适当减少。遮阳构件的理想位置通常是位于离外层幕墙 13 间层宽的地方。(5)通风性能双层玻璃幕墙的主要优点之一，就是可以实现自然通风或者与机械通风结合。这两种不同的通风形式可应用于不同气候、朝向以及建筑形式之中。通风性能包括夹层空腔与室外的通风以及空腔与室内的通风。双层玻璃幕墙通风的源动力来自于：空调系统引起的压力差，烟囱效应引起的压力差，以及建筑外部风的流动引起的压力差。当然，双层玻璃幕墙系统还存在许多不成熟的地方，譬如：(1)与传统幕墙相比，有较高的结构成本。(2)发生火灾时，烟气通过空腔从房间传播到房间会引发一些问题。(3)双
9、层玻璃幕墙中间空腔的宽度从几厘米到几米不等，这造成了室内可用面积的减少，在设计过程中必须权衡利弊，寻找适宜宽度。(4)双层玻璃幕墙在建造、清洗、运行、检修、维护等方面的成本较单层玻璃幕墙更高。(5)双层玻璃幕墙的附加层增加了结构重量，增加了成本。根据地区的气候特点和房间的使用要求，可以把遮阳作为永久性的或临时性的。永久性的就是在玻璃幕墙内外设置各种形式的遮阳板和遮阳帘，临时性的就是在玻璃的内外设置轻便的布帘，竹帘，软百页，帆布蓬等。在永久性的遮阳设施中，按其构件能否活动，有可分为固定式或活动式两种。活动式的遮阳可视一年中季节的变换，一天的时间变化和天空的阴晴情况，任意调节遮阳板的角度；在寒冷的
10、季节，可以避免遮挡阳光，争取日照。遮阳的构件的颜色对隔热效果也有影响。以安装在玻璃幕墙内侧的百叶帘为例，暗色、中间色和白色的遮阳系数分别为： 86% 、 74% 和 62%. 白色的比暗色的要减少 24%. 为了加强表面的反射，减少吸收，遮阳帘朝向阳光的一面，应为浅色发亮的颜色，而在背阳光的一面，应为较暗的无光泽颜色，以免引起眩光。3 外遮阳和内遮阳一般来讲，室外南向仰角 45 毅 的水平遮阳板，可轻易遮去 68 豫 的太阳辐射热。装在窗口内侧的布帘，软百页等遮阳设施，其所吸收的太阳辐射热，大部分散发给室内空气。装在外侧的遮阳板，吸收的辐射热，大部分散发给室外的空气，从而减轻了对室内温度的影响
11、。因此采用外遮阳（遮阳板）是最好的建筑节能之道。硅酮弹性建筑涂料的性能特点(上酮弹性建筑涂料能在建筑表面形成一层持久、坚韧、高弹性的硅橡胶膜并牢固粘结建筑基材，与建筑结构结为一体。硅酮弹性建筑涂料是单组分、水溶性、1有机硅的彩色硅酮弹性体乳液秉承有机硅在弹性、透气、耐候、耐紫外线、防霉、环保等方面的卓越性能，在建筑外墙形成了一道有效、长期的防水保护和平滑、漂亮的装饰。道康宁”建筑卫士”硅酮弹性防水建筑涂料(DowComing。AIIGuard SiIicone ElastomericCoating)是世界上第一款 100的水溶性有机硅乳液产品，具有超强的弹性、透气、防水、耐候、耐紫外线、耐腐蚀
12、、防霉、环保等优点。14 年来， “建筑卫士”在美国和其他国家得到广泛应用被誉为最杰出的弹性防水涂料。以下将以“建筑卫士”为例简单介绍硅酮弹性涂料的特点。硅酮弹性建筑涂料的化学组分硅酮弹性涂料乳液由基础硅树脂乳液、硅胶、填充剂(碳酸钙、钛白粉)、增稠剂、稳定剂、消泡剂和色浆组成。由于硅酮树脂特殊的化学形态和特性，硅酮弹性涂料不会随时间的推移而发硬、开裂或粉化并能保持其固有的耐紫外线、热、化学腐蚀和的优点。硅酮弹性建筑涂料由纯硅树脂乳液制备而成.本文介绍了其化学组分与基材的粘结性能、涂膜的物理、化学性能及防水能力.硅酮涂料在涂刷、干燥固化后、会形成一道坚韧、有弹性的漆膜,显现出高雅的颜色和独特的
13、皮质质感 ,效果非常好.玻璃幕墙的光污染(或称为噪光 )，是指建筑的玻璃幕墙上采用了涂膜玻璃或者镀膜玻璃，当直射日光和天空光照射到玻璃表面上时由于玻璃的镜面反射而产生的反射眩光(如图 448)。光污染具有极大的危害性。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人容易视力下降产生头晕目眩，失眠、情绪低落、身体乏力等类似精神衰弱的症状。光污染是制造意外交通事故的凶手，反射光进入高速行驶的汽车内，会造成司机的突发性暂时失明和视力错觉。此外，一些半圆形状的玻璃幕墙，其反射光汇聚，甚至可能引发火灾。玻璃幕墙的光污染危害严重，必须采取适当措施予以防治。近年来，光污染问题已经引起各国政府和有关学术团体的重视，控
14、制光污染问题的一系列技术文件、标准和法令也相继出台。尽管可能会出现光污染等危害，但玻璃幕墙并不会就此退出历史舞台。实际上，当下许多光污染问题是由于玻璃幕墙不科学的设计旌工造成的。因此，如何通过合理设计，优化玻璃幕墙技术及性能是防治其光污染问题的重要研究方向。光污染往往是由以下原因产生的：使用了大面积高反射率镀膜玻璃；由于太阳与地球相对位置不断发生变化而在特定的方向和特定时间下产生；光污染的程度与玻璃幕墙的方向、位置及高度有密切关系，因为人的视角在 2m 高左右15 。夹角之内影响最大，光反射的强度随反射物到人眼的距离的平方成反比。针对上述光污染的成因，可分别采取相应的防治策略来降低其危害性：(
15、1)合理限制玻璃幕墙的使用。从设计出发，调整玻璃面对太阳位置的几何关系，使反射光散向空中而不射向街道和人行道。(2)新型玻璃的开发与应用。慎重使用具有高反射率的镀膜玻璃，根据有关参数选择具有减少眩光性能的玻璃，如低辐射镀膜玻璃(LowE 玻璃) 等。目前，能够减少定向反射光，同时又不增加室内热效应的玻璃类型有：吸热玻璃，回反射玻璃，贴膜漫反射玻璃(如图 536)。此外，一些饰面玻璃如釉面玻璃、花纹玻璃、磨砂玻璃等，也能够有效避免光污染的发生。(3)表皮遮阳是避免光污染的有效策略之一。遮阳可以分散玻璃( 尤其是镀膜玻璃)的反射光，避免大面积玻璃反光形成的光污染。(4)双层玻璃幕墙技术允许立面出现
16、更大面积的玻璃。双层玻璃幕墙与普通单层玻璃幕墙相比，特殊的构造使之具有更好的保温隔热性能，外层玻璃可采取高透型白玻，从而减弱反射光的程度，也有利于增加射入室内的自然光。易导致交通事故矗立在马路两边的一幢幢用玻璃幕墙装饰的高楼大厦，就像一块几十米宽、上百米高的巨大镜子，在阳光下熠熠闪光，对车辆和红绿灯进行反射。它所反射阳光的能力强，有时比太阳光本身还要强烈。在日光较强时，其反射系数超过75，有时甚至达到 90，比传统的青砖灰瓦和草坪的反射力要高出十几倍，甚至几十倍。如此强烈的反射光进入高速行驶的汽车内后，造成人突发性暂时失明和视力错觉，使司机在瞬间头晕目眩，视野遮挡，玻璃幕墙的光反射危害了行人和司机的视觉功能，很容易导致交通事故发生。武汉的一些司机反映，中午 12 时从六渡桥到江汉路时，沿途玻璃幕墙强烈的反光刺激使人难以睁眼，若不警惕，交通事故很难避免。据了解，在广州及深圳等南方城市，由于上述原因而造成的交通事故并不少见。、一种新型幕墙的节能原理及设计经验+陈
