外表皮材料论文

外表皮材料论文（精选3篇）

外表皮材料论文 第1篇

1建筑外表皮的概述

1.1建筑外表皮的定义

所谓的外表皮就是指物体的表面部分, 而建筑外表皮并不能够简单的理解为是建筑物的表面部分, 建筑外表皮其实指的是建筑物外围用类维护结构或结构表层的部分, 在建筑当中, 建筑外表皮是其中非常重要的组成部分之一。建筑能够为人类提供遮风挡雨、舒适生活的场所, 而建筑外表皮就是为建筑为提供遮风挡雨的作用, 并且将人或者是建筑物与外界事物隔离开来, 保障人或建筑物的安全性的同时也能够有效保障一定的隐私性[1]。

1.2建筑外表皮的内容

通常情况下, 建筑外表皮就是指建筑四周的表面部分, 但是在某些极具设计感的建筑物中, 建筑外表皮连同屋顶构成一个完整的整体, 因此在一些特殊设计的建筑物中, 建筑外表皮除了是指在外围保护的建筑的部分之外还包括屋顶, 因此屋顶也被人们称作是建筑物外表皮的“第五立面”[2]。

2建筑外表皮材料的艺术表现

2.1相近材料的艺术表现

为了能够使得建筑看上去更加浑然天成、更加完整一体化, 有一部分的建筑设计师会选择使用材质相似、颜色相近的材料作为建筑外表皮, 甚至还有一部分设计师从头到尾都只使用同一种材料作为建筑外表皮。比如说在某一年的世博会上, 日本馆就是采用木材和竹材搭配使用作为日本馆外表皮材料。木材和竹材的颜色都比较相近, 呈现出淡淡的浅褐色, 而且木材与竹材的纹理非常相近, 日本馆采用编织的手段将木材和竹材组合在一起, 木料的横纹与竹材的竖纹纵横交错、整齐划一, 使得整个日本馆从外表看上去就彰显出一种极简主义, 营造出清新质朴、自然和谐的感觉。再比如在德国的柏林, 人们为了纪念在二战期间惨遭灭族之灾的犹太人, 专门建设了一个博物馆。而该博物馆的建筑外表皮材料就是从头到尾都完全一样的灰色金属板, 一大块灰色金属板围绕在博物馆的顶端和四周, 营造出一种压抑沉闷有十分庄严肃穆的艺术感, 尤其是灰色的金属板表面并不光滑, 而是刻上了无数道凌乱的斜纹, 远远望去像是博物馆上一道道撕裂开来的伤口, 设计师将博物馆的外表皮设计成这样, 就是希望大家能够铭记历史, 铭记大屠杀给犹太人和全人类带来的巨大伤痛, 进而能够更加珍惜现在来之不易的和平生活。

2.2不同材料的艺术表现

大部分设计师为了能够巧妙的展现出建筑物的丰富性和层次感, 会选用不同的材料相互搭配、拼接、组合形成最终的建筑外表皮, 每一种材料的颜色都不会完全一样, 每一种材料的质感给人的感觉也不尽相同, 因此使用不同种的材料作为建筑外表皮材料, 也能够给观赏者带来更加丰富多彩的视觉效果和艺术魅力。这同样非常考验建筑设计师的设计能力, 简单的材料拼接重组无法全面的彰显出建筑物的艺术冲击力和设计师的设计理念, 而建筑外表皮材料数量过多、拼接重组工艺过于复杂又会给人一种眼花缭乱, 抓不住重点的感觉, 同样会大大影响建筑物的美感和艺术感, 因此建筑设计师需要充分考虑材料的颜色与特性, 并且结合自身最初的设计想法和设计理念, 经过精挑细选之后再确定建筑外表皮的材料。比方说在2010年的上海世博会当中, 英国馆就是一个绝佳的设计典范, 场馆设计师为了表现出英国的时尚感和包容性, 选择运用多种不同的材料, 包括金属板、太阳能光板和玻璃等等拼接组合在一起, 从外表看主要是由灰色和白色相间几何色块为主色调, 这也从某种程度上体现出英国人高冷、喜欢冷幽默却又严谨认真的性格特征, 而太阳能光板和玻璃的结合在阳光的照射下散发出绚烂夺目的光彩, 充分彰显了英国人的时尚感和新潮感, 使得整个英国馆从外表上看充满了未来感、独特的艺术魅力以及强烈的视觉冲击力。

2.3绿色材料的艺术表现

在不断深入发展的高科技技术的推动下, 很多建筑外表皮材料当中也开始运用上了先进的科学技术, 比如说现在有一些建筑外表皮材料被称作是可以“呼吸”的材料, 它能够吸附外界的部分二氧化碳, 有效保护大气环境;还有一种建筑外表皮材料与垂直绿化技术相结合, 也就是建筑物的外表皮与真实的绿色植物生长相结合, 很多设计师为了体现出建筑物低碳环保的特性, 选择利用建筑物外表皮作为绿色植物生长依附的场所, 其真实的植物触感和纵横交错的生长肌理不仅能够帮助建筑物有效阻绝强烈刺眼的阳光和紫外线, 更重要的是它能够有效帮助建筑物营造出一种绿色环保可持续的生态感觉, 使得建筑物的立面变得更加独特鲜明, 充满个性化色彩。比方说在建筑外表皮上安装铁丝网或绳索使得藤蔓类的绿色植物可以按照一定规律垂直攀爬在建筑表皮上, 远处看上去就像是为建筑物披上了一层绿色的外衣, 充满清新质朴的感觉, 同时植物的光合作用也能够帮助建筑物降温, 为混凝土搭建的城市森林变成真正的绿色森林。

2.4材料与光影的艺术结合

光线对建筑外表皮材料最终产生的视觉效果有一定的影响, 比如说在强烈的光线下, 材料的颜色会比实际颜色看上去更明亮一些, 比如说玻璃、光滑的金属等材料在强光的照射下会产生耀眼的光芒, 使得整个建筑物熠熠生辉;而光线比较暗的时候, 建筑外表材料看上去也就会更加具有柔美感, 也使得整体的建筑物给人一种柔和的艺术美感, 比如说在伦敦某处的现代舞蹈中心采用半透明的玻璃墙作为建筑表层, 并且在其中添加彩色的聚碳酸酯材料, 在阳光的照射下建筑表皮会实现光的色散, 呈现出一种美轮美奂的彩虹色, 在缤纷色彩的包围下整个现代舞蹈中心和自然色彩融为一体, 营造出一种迷离的梦幻氛围[4]。

3建筑表皮的未来发展趋势

随着我国对节能环保要求的越来越高, 建筑表皮在未来必然是朝着绿色无污染、节能又环保的道路前进, 所有的建筑表皮材料必须可降解, 并且不会释放出大量的有害气体, 比如说在未来可能会用粉煤灰来代替水泥, 作为烧煤产生的废料, 粉煤灰的能源性不高, 同时具有较高的保温工效, 用粉煤灰代替水泥作为建筑表皮的材料不仅能够做到废物利用, 同时还能够有效减少建筑表皮的花费成本。再比如说建筑表皮材料全面使用充满现代感和未来感的不锈钢材料, 不仅不会出现腐坏和生锈, 使得其使用寿命得以延长, 与此同时钢材还具有可回收的特性, 不会造成资源浪费。

4结论

总而言之, 建筑的外表皮是构成完整建筑的重要一环, 需要经过设计师的精心设计和精细打磨, 为了能够彻底展现出建筑的艺术性和独特美感, 需要设计师挑选和使用与之相匹配的建筑外表皮材料, 特别需要注意的是材料必须具备绿色环保的特性, 将对环境和大气的污染程度降至最低, 因此广大建筑设计师还应该继续加大对建筑外表皮及其材料的分析研究, 努力发掘更多的可用于建筑外表皮的材料, 不断展现出建筑其他的艺术美感和审美价值。

参考文献

[1]甘立娅.建筑外表皮材料艺术表现研究[D].重庆大学, 2014.

[2]穆丹丹.浅析建筑表皮的艺术表现性及其情境特征[D].兰州交通大学, 2013.

[3]产斯友.关于建筑表皮材料的艺术性表现研究[D].华南理工大学, 2014.

外表皮材料论文 第2篇

建筑表皮、围护结构、界面。表皮的概念并没有一个统一的认识, 所以把和它相关的围护结构, 和界面的概念放在一起, 这样能使表皮的概念更加清晰。从建筑实体的概念出发, 三者所指的范围大体相当, 都包括建筑墙体, 门窗, 洞口, 屋顶等。但其内涵的侧重点有明显的差别。建筑围护结构的概念首先强调的是实体性, 强调建筑空间的围护, 侧重于对于气候不利因素的抵御。建筑中的界面, 是限定建筑空间的边界要素, 它的范围比外围护结构更广, 涵盖了建筑内部的分隔实体, 是人们能感知的一切建筑的表征形态。表皮的概念更强调独立性。在不同的建筑师手中有不同的侧重点, “对表皮的研究大致有两种倾向, 一是技术倾向, 基于材料和建造来探索表皮的表现力, 并积极地重新定位和重新建立建筑领域内人文和技术二者之间的关系。另一种倾向是关注于当代社会和心理条件, 它将表皮作为一种策略来组织人、建筑和更大范围内的城市文脉之间的关系, 并将探讨的范围扩展到几何、地形、拓扑、景观等。

目前我国建筑的节能设计还主要集中在建筑外表皮的被动保温方面, 没有形成综合有效的全方位建筑节能设计体系。随着我国对建筑能耗的重视, 节能建筑材料得到快速发展。在建筑外界面的节能材料中包括:外界面复合墙体中的多种保温材料;外门窗界面的中空玻璃、断热门窗、Low-e玻璃;屋顶界面的保温隔热材料、绿化屋顶的隔热材料等。建筑材料节能体现建筑节能的被动性。

在中国特殊的条件下, 积极寻求低成本的, 具有普适性的生态节能建筑外表皮技术。利用炉灶的烟气通过立砖砌成的空心墙体采暖, 火墙在中国已有悠久历史。西安阎家村汉代建筑遗址的炉灶, 其排烟道先曲折, 后直上通于户外, 近似后世的火墙。火墙由炉膛、火墙体和烟囱三部分构成。炉膛可设于火墙体内;也可紧贴火墙体设置, 形成连墙炉灶。火墙体内设曲回烟道, 墙内可砌成竖洞、横洞、独洞、花洞等多种形式的烟道。热烟气在墙内流程长, 则蓄热时间长, 热效率高, 散热均匀。烟囱是火墙的排烟通道, 应有足够的高度, 烟囱的底部设有阀门式抽拉隔板, 以控制烟气的排放量。火墙的炉灶可以做饭, 热烟气则通过火墙体供暖。火墙还可兼作隔墙, 但不允许作承重结构。

利用炉灶的烟气通过炕体烟道采暖, 常见于中国北方地区, 以及朝鲜、蒙古等国。火炕由炉灶、炕体和烟囱三部分构成。连炕的炉灶可以做饭, 炕体既可取暖, 又可坐卧。因地区和民族习惯的不同, 火炕的平面布置也有差异。炕体有直洞式、横洞式、花洞式等。这些形式可归纳为并联式和串联式两类, 前者散热均匀而抽风差, 后者则相反。火炕具有散热面积大、散热均匀等优点, 并符合冷热气流交换特性, 作为原生态节能技术以地热采暖方式在东北已广泛应用于现代居住建筑当中。有些民俗住宅冬季采用塑料薄膜覆盖窗户的办法, 形成双层外表皮。还有的利用秸秆在距离房间北向窗户约50厘米处, 搭建框架, 中间用碎干草填实, 防止冷风渗透。东北朝鲜族农村民居为抵御冬季寒冷的北风侵袭, 冬季在东、西、北三面用木杆距外墙1米左右搭建框架, 其外用秸秆捆围合, 形成类双层外界面, 有效地调节了室内外温差, 减缓冷风渗透和吹掠外墙表面温度的作用, 双层空间内又可形成冬季储物空间。搭建仓房也起到这个作用。

目前建筑节能设计主要通过减少外界表面积 (A) 和降低材料的导热系数 (λ) 来实现保温效能, 而忽视室内外界面温差变量 (t2-t1) , 使其成为设计常量, 是被动式节能设计的片面性所在。相比之下, 主动式生态节能建筑外表皮技术是对自然气候的积极回应。

理论依据:公式Q=A (t2-t1) λ/d, 中对△T的考虑。现实依据:对1、火墙、火炕、烟囱技术。2、冬季双层表皮辅助抗寒措施。根据这些, 我做了如下的技术尝试。适应严寒地区的具体做法是在外纵墙按单元采用玻璃封闭阳台、挑台, 形成空气间层, 这样朝阳面可以利用温室效应提高温度, 非朝阳面可以提高外围护结构的保温能力。在屋顶也按单元采用玻璃坡屋顶, 形成屋顶温室从而形成屋顶和墙体建筑一体化的建筑节能效果。

外表皮材料论文 第3篇

业主:阿里巴巴有限公司

建设地点:中国杭州

设计单位:筑博设计股份有限公司北京分公司

结构形式:钢筋混凝土结构

建筑层数:4

设计总负责:张晓奕

建筑专业:张晓奕, 明晔, 马俊超

设计时间:2012年6月

建成时间:2013年7月

摄影:林海

数字加工技术及数字设计软件的发展带给建筑师更为广泛的可能性。如果说设计软件的发展支持了复杂空间、复杂构件的虚拟设计, 那么数据的传输方式从二维图纸发展到三维数据, 使这种虚拟的复杂性得以实施。数字化的加工方式使建筑构件不再必然遵循统一的尺寸, 而完美的整数标注也不再成为设计的必要条件, 构件尺寸的连续变化成为可能, 而这种连续性带给建筑体更多的自然属性与细腻感, 并且允许建筑师用更为简洁的方式实现复杂性与整体性的统一。

项目背景

我们接受本项目设计委托时, 淘宝城的建设已经在如火如荼地进行了, 规划于园区两个路口的停车楼的土建部分也基本完成。然而甲方希望对原有设计有所突破, 针对位于两个路口转角的停车楼立面, 在与园区环境协调共存的基础上, 增加昭示性, 同时能够更好地展示阿里巴巴企业的活力与创造性。于是一个以传播为使命同时必须易于建造的项目就这样开始酝酿。

阿里巴巴淘宝城位于杭州余杭区未来科技城, 北靠文一西路, 东临常二路, 西靠高教路。文一西路为连通余杭区与杭州市区的城市级干路, 行车时速40~60km/h, 两个停车楼分处地段的东、西两端, 成为淘宝城立面的起始点。无论自西向东还是自东向西, 抵达淘宝城之前, 最先看到的都是停车楼4层高的方形体量。因此面对快速通过的车流、标志性的转角位置和不高的4层体量, 立面设计应突破楼层的限制, 考虑大纹理、大变化, 增加识别性, 并使立面通过车辆的视角中呈现动态变化, 吸引更多的注意力。因此整体性考虑、大尺寸纹理成为立面设计的第一条原则。

地处杭州市区西侧, 与西溪国家湿地公园毗邻, 湿地景观成为淘宝城一个得天独厚的环境特征。园区用地东西长920 m, 南北纵深350 m, 永胜港河道沿东西方向横贯其中, 河道北侧是河塘、沼泽、竹林、树木交错拼接的中心湿地景观。如果说整体性原则明确了立面尺度, 那么淘宝城的地理景观特征则为纹样提供了出发点, 因此立面上体现湿地环境元素特征 (诸如水、植物、流动性、自然性等) 的原则便被确立。

另一个不可忽视的设计前提, 便是在建的园区建筑的立面特征。园区主体办公建筑由隈研吾建筑设计事务所完成方案设计。园区建筑平和舒展, 水平向的白色混凝土挑檐板成为统领全园的标志性元素。停车楼的立面也不应例外, 因此对园区整体水平线条的尊重, 使新立面与原有挑檐板相互融合是不得回避的设计原则。

设计过程

1.模块化的建构逻辑

设计原则一经确立, 便得到了甲方的认可, 之后从概念设计到方案的确定都很顺利。可以说这是一个建构方式与纹理效果无法割裂的项目, 与甲方沟通的过程中, 建构方式从一开始便被列为会议讨论的内容。除了之前被明确的设计原则, 在项目开始的头脑风暴中, 找到了诸如装置化的、三维肌理、开放性、随视角改变等这样一些关键词。于是竖向的扭转板组合便被逐渐勾勒出来。

最终的实施方案, 灵感来自于波的干涉纹样, 体现影响力的传播方式, 暗示一种由简单规则叠加而产生复杂性的事物组织逻辑, 活跃、惊艳的整体效果由每一个简单单体累加而成。

竖向板件采用不同角度的组合方式, 使立面的虚实效果与视线角度形成动态的对应关系, 随着视点的移动, 立面纹理自然产生动态的变化效果。竖板的朝向与立面虚实的关系为: (1) 垂直于立面, 正面看最为通透, 侧面看视线不穿过; (2) 右旋45°, 正面看半通透, 右侧看视线贯通; (3) 左旋45°, 与右旋相反。

为了使表皮与水平挑檐相融合, 设计立面纹理时将水平檐板想象成水平划过立面的几块平板, 因此对立面纹理产生了干扰, 由此产生新的立面纹理与已有的建筑结构之间形成了一种内在的力的因果关系。

模块化是实现本设计的基础, 每一个位于两个挑檐板之间的扭转竖向构件都可以由平直段与扭转段组成, 因此立面纹理便由以下几个因素构成: (1) 平直段的方向和宽度; (2) 扭转段的扭转角度、旋转方向、水平宽度; (3) 平直段与扭转段的数量及组合方式。

经过模块化的转变, 看似复杂的立面体系被简化为简单易加工的平板与有限的几种双曲面扭转连接件。

2.设计深化

至此虽然建构逻辑逐渐明晰, 但是一个很现实的问题是, 如何在三维模型中推敲、调整数量众多的构件并继续深化直至指导施工。在这个项目中, Rhino+Grasshopper的软件组合成为方案深化的有力支持。将深化中的各种问题进一步拆解, 之后针对不同问题选择借助不同软件建模方式, 即并非以全面使用脚本为目的。如果Rhino本身的功能能够满足推敲的需要, 便不在Grasshopper中进行编程, 例如充分利用Rhino的建构历史功能等。实际上在本项目中利用Grasshopper实现了类似虚拟的“插片”方式, 尝试比较组合不同定位线、不同角度和厚度的单元块的效果, 以此判断拼合结果是否平滑、特异块数量控制等。

最终实现对立面构件造价的可控:平板部分仅有300 mm和600 mm两种板幅;全部扭转转接件优化为6种不同类型, 分为左旋与右旋两类, 每类构件总高为1 000 mm、600 mm、300 mm三种, 且各种转接件的总数量比较接近, 避免出现数量非常少的特殊构件, 从而避免了不经济模板或特殊件加工费用。

在材料选择上, 最初考虑使用扭转形成的金属板材或高压热固化纤维板, 但因热固化纤维板的扭转弧度有限, 且不易连接, 最终还是将目光锁定到有良好弯折性能和连接性能的铝板和钢板上。由于板幅在300 mm到600 mm之间, 因此抗风剪变形能力成为最终的决定性因素。在和幕墙厂家的咨询中发现, 如果采用价格较廉价的铝板, 为了抗风, 将不得不采用内龙骨来支撑, 采用箱体构造无疑会大大增加板材面积、造价及安装难度, 而钢板虽然单位造价要高于铝板, 但钢板本身强度大, 不需要增加横向龙骨, 保证效果的同时总造价上还是具有优势。

作为另外的备选可能, 我们研究了双曲扭转板的替代方案:在平板尺寸及位置完全不变的基础上, 将扭转件以多面折板代替。折板的优势是避免了双曲板的出现, 简化加工难度, 但是外观效果缺少了变化的细腻。

加工及建造

每一立面图对应相应的板材尺寸图, 不难发现尺寸优化的结果, 除了扭转件的三种尺寸外, 平板的尺寸在可能区域也进行了优化, 在不必要的区域减少了尺寸差异。同时也可以看到, 为了实现平滑的变化曲线, 还有大量非整数尺寸的构件, 这在数字加工出现以前, 对工期的影响是不可忽视的, 而今数字加工技术的发展使整数尺寸成为非必要条件, 为设计可能性的扩展提供了空间。

在最终的施工图中, 除了传统的立面、平面及节点图纸以外, 还增加了完整的三维数字模型、扭转件的三维数据转化。所谓扭转件的三维数据参数转化, 指的是将扭转构件的三维数据转化为二维数据: (1) 建立空间直角坐标系, 其中x轴平行于下侧边, z轴垂直于地面朝上; (2) 在x, y轴内建立相应的网格, 网格大小为600 mmx300 mm, 每一格为10 mmx10 mm; (3) 将3种高度的双曲扭板沿高度方向等分, xy平面在等分点水平切割得到相应的剖断曲线。

这样, 每一个扭转件的三维尺寸就转化为若干平面剖断图的组合, 使加工厂家从剖断面变化充分了解双曲板的变化过程。而双曲板的三维模型则用于有CAM能力的厂家直接加工使用。最终在实际加工过程中, 应用了汽车制造过程中采用的数控切割、液压折弯等数控加工技术, 在工厂完成转接件与平板的焊接, 编号后运抵施工现场直接安装。

结语