建筑专业毕业论文 ：幕墙外观设计在CAD中的应用.doc

1 健雄职业技术学院毕业论文 21前言建筑是艺术形式中的一种，它既是实用的实体，又包含了具有代表性的美化价值，体现出功能与形式、艺术与技术的统一，其多样性的美感由人的视觉体验来得以实现。由于建筑物本生具有持久性，迫使建筑师最大限度地去寻找单纯、简洁的艺术形式，以适应各个方面的需求，即在实现功能性和实用性的同时，构造美感。由于人们无法回避建筑环境的生活，因此，建筑形象的好坏对人有至关重要的影响。玻璃幕墙是现代主义建筑的主要特征，是现代化都市的标志，也是经济、技术发展水平的代表。若将其视为对建筑物的包装。设计时就应在实用性、功能性的基础上，最大限度地表现出玻璃幕墙外观的单纯、简洁而和谐的艺术美，从而提高建筑物的使用与观赏价值，这在实际中具有非常重要的实际意义。玻璃幕墙以晶莹剔透、轻巧美观、耐候性好、密封佳、安装方便、维护简便等优点，在高层建筑中迅速崛起，独领风骚。在现代建筑中，玻璃幕墙面积超过外观面积的50%，即称玻璃幕墙建筑。玻璃幕墙有玻璃面板、横梁和立柱组成，横梁和立柱由铝合金型材和钢型材组成，称之为框。有金属横梁和立柱的玻璃幕墙称之为有框玻璃幕墙。横梁、立柱和玻璃面板之间的相对位置，决定了有框玻璃幕墙的形式。1 221幕墙的概念玻璃幕墙以它将大面积玻璃应用于建筑物的外墙面，展示建筑物的现代风格，发挥玻璃本生的特性等优点，使建筑物显得别具一格，光亮明快、挺拔、具有现代品味，从而给人一种全新的感觉。随着社会的进步和人民生活水平的提高，玻璃幕墙将获得更广泛的应用，而且用量越来越大，其发展前途及其乐观。随着人们对玻璃幕墙的要求不仅局限于使用，更深入到装饰艺术性、绿色节能等方面。1.1 幕墙的形式1.1.1 明框形式与格线“明框”指将玻璃板镶嵌在明框内，构成四边都露出铝框幕墙构件，再将其镶在横梁立柱上，横梁立柱可见，形成了水平和垂直的格线。如图 1-1、1-2 所示：图 1-1 明框玻璃幕墙 图 1-2 明框格线1.1.2 半隐框形式与格线“半隐框”是将玻璃两边对嵌在铝框上，另外两对用结构胶粘结在铝矿上，立柱外露横梁被挡住称为竖框横隐，形成垂直的格线；横梁外露立柱被挡称为横框竖隐，形成水平的格线。如图 1-3 所示：1 健雄职业技术学院毕业论文 23（a） 横框竖隐 （b） 横框竖隐图 1-3 隐框格线 1.1.3 隐框形式与格线“隐框”是指将玻璃用结构胶粘结在铝框上，使铝框隐藏在玻璃后面，形成大面积的全玻璃镜面，玻璃之间的间隙形成不太明显的格线，如图 1-4、1-5 所示：图 1-4 隐框玻璃格线 图 1-5 隐框玻璃幕墙1.1.4 单元式幕墙单元式幕墙是指在工厂将骨架和板材预拼装成一定大小的安装单元，再运至建筑现场逐个安装，由于是在工厂安装，可用各种构图组合安装单元，设计出不同风格的异形幕墙以显示出艺术效果。如图 1-6，是一块典型的单元式幕墙。1 24单元式幕墙是的特点是：单元体工厂组装，便于检查，有利于保证工程质量，同时促进了建筑工业化程度；单元体板块直接悬挂于建筑主体预埋件上，所以单元体受力简单，传力路径简捷明确；而且幕墙单元体安装连接接口构造能吸收层间变位及单元变形，通常能承受较大幅度建筑物变形，对高层建筑和钢结构建筑特别有利；可与土建配合同步施工，依次从下往上安装，大大缩短了整个建筑的施工周期。缺点是：结构复杂，用料多，耗费大，运输和存放不方便、施工现场起吊要求高，容易造成损坏。图 1-6 单元式幕墙1.1.5 点支式幕墙点支式玻璃幕墙由装饰面玻璃，驳接组件支承结构组成。按外立面装饰效果分为平头点支式玻璃幕墙和凸头点支式玻璃幕墙。按支承结构分为玻璃肋点支式玻璃幕墙，钢结构点支式玻璃幕墙，钢拉杆点支式玻璃幕墙和钢拉索点支式玻璃幕墙。如图 1-7 是一片点支式幕墙，图 1-8 是点支式幕墙爪件。点支式幕墙的性能是，效果通透，可使室内空间和室外环境自然和谐。构件精巧，结构美观，实现精美的金属结构与玻璃装饰艺术的完美融合。 图 1-7 点支式幕墙支承结构多样，可满足不同建筑结构和装饰效果的需要。其既保留了铝合金玻璃的安全性，又达到整体通透、简洁、明快的艺术效果；摆脱了铝合金玻璃幕墙结构型式单一，受制于建筑结构的缺陷，是一种集安全性，实用性和艺术性于一体的玻璃幕墙结构形式。是当今世界上高科技的结晶，人类文明和智慧的展示。图 1-8 点支式幕墙爪件1 健雄职业技术学院毕业论文 251.2 玻璃幕墙的优缺点1.2.1 玻璃幕墙的优点玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分，两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间；三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量，当室外温度为10时，单层玻璃窗前的温度为2，而使用三层中空玻璃的室内温度为 13。而在夏天，双层中空玻璃可以挡住 90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过玻璃幕墙，但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉，极大地改善了生活环境。1.2.2 玻璃幕墙的缺点玻璃幕墙也存在着一些局限性，例如光污染、能耗较大等问题。但这些问题随着新材料、新技术的不断出现，正逐步纳入到建筑造型、建筑材料、建筑节能的综合研究体系中，作为一个整体的设计问题加以深入的探讨。1 262 艺术设计的应用2.1 平面构成平面构成是现代设计基础的重要组成部分，它将既有的几何形态如点、线、面，在二维的平面内，按照秩序的形式法则进行分解、组合构成新的图案。平面构成探讨的只是二维平面上的形式，若在平面内塑造虚幻的立体视觉空间，那么其想像构思就比真实的立体空间更复杂。如对比、特异、变形等。对几何形态进行表现的构成要素是大小、方向、明暗、色彩、肌理等。在设计中，运用简练的基本形，采用骨骼和排列的方法加以构成变化，使新的图像具有动感和秩序美，增加了应用上的吸引力。图 2-1 对称美其实，在造型时平衡的感觉非常重要，由于平衡造成的视觉满足使人眼在观察对象时，产生一种安稳的感受。另外，韵律是表现动态的构成法之一，在表现同一要素周期性反复出现时，令画面充满生机。如图 2-1，利用了对称美，形成一栋亮丽的建筑。2.1.1 幕墙立面上的构成应用由于玻璃幕墙的建筑结构、层高层数、材料使用诸多方面有严格的限制，因此幕墙建筑在艺术表现上不能够有像绘画、雕塑那样求新、求变的自由，建筑的美应该是利用材质。虚实、光影和造型综合表现的结果，而立面外观的艺术设计仅是其中一个重要组成部分。如图 2-2，上海环球金融中心，顶端的倒梯形，既美观，又能减少风压。建筑的层高、开间、柱距的大小是按建筑模数取定的尺寸统一划分，等距等高，并且格线只有水平和垂直两个方向，如果将其视作平面构成的骨格线的话，玻璃窗板就是基本形，整个幕墙立面如同一个平面的重复构成图案。重复排列具有很强的秩序性和统一感，为避免呆板和单调，设计时可在框格的面积划分上、玻璃板的1 健雄职业技术学院毕业论文 27颜色上、相邻材质上、组成新的图案上进行变化，以达到视觉效果的完美，同时要防止过于散乱而琐碎。 图 2-2 上海环球和经贸大厦2.1.2 框架骨格线尺寸的确定框架长宽的尺寸，首先应考虑生产厂家玻璃板的原始尺寸的大小，即便需要裁剪无用的部分，也要控制材料的利用率在 80%以上为好。与此同时，要考虑横梁与层高、立柱与柱距尺寸的协调一致，并遵守防火规范要求，不要将框架骨格做得太大，以免单块的正向风压大，以至造成材料的截面尺寸增大，板厚增加，造成浪费。目前，幕墙块面的划分趋向于小面积发展，一般情况下，框格玻璃面积小于等于 3m²。2.1.3 框线线条的选择与强调外露框线线条选择取决于建筑立面的长竖比，偏高的宜强调横线条，即横框竖隐的形式；偏长的宜强调竖线条，即竖框横隐的形式。当墙面设计成柱状曲面时，应采用横框竖隐的形式，强调水平的曲线，形成流畅、明快的动感，与曲面和谐呼应。若竖框横隐的形式划分曲面的墙面，显得生硬、严肃，并使立面显零碎感。图 2-3 色彩明快2.1.4 特异性应用特异构成的表现特征是在普遍相同性质的实物中，有个别异质事物，立刻表现出来，在幕墙立面上，窗格玻璃按相同的骨骼排列，形象重复，方向一致，具有构成的同一性。一般情况下，无法改变个别窗格的面积和形状，但是可以利用个别窗玻璃的色彩变异，产生对比，使墙面活泼多变，如图 2-3 所示，外墙面均匀排列着蓝色玻璃窗格，但其中有一排窗用棕色玻璃，它立刻变得醒目、突出，令人印象深刻。2.2 立体构成立体构成是指用一定的材料，以视觉为基准将造型要素按一定的构成原则，做立体的空间构形，它所表现的是真实的立体效果。块立体是具有封闭性的形状，它表现出稳定和1 28充实感。由于块形状中包含了点和线（棱线和顶点） ，故表现出丰满厚实的量感关系。图 2-4 立体构成对建筑物而言，美感不是孤立的表面现象，其中体形的对比也有很大的影响，如基本图之间的组合、叠加、切割，使得玻璃面不在一个平面上，产生透视和距离的变化，有强烈的视觉冲击力，在平整的玻璃墙面上，恰当地突出或凹进立体块面，形成点、线、面、体的组合，令墙面活泼、丰富多彩，如图 2-4 所示。 2.3 色彩构成色彩构成是对色彩的形成及两个以上色彩之间配合与组成的研究，它的基础是由色环、色立体、色相、明度、纯度、色彩冷暖等概念组成。色彩对比与调和的变化形式取决于对设计主题的表现。玻璃幕墙上采用的玻璃是建筑物的主要材料之一，它的颜色也体现出幕墙的艺术风格，镀膜玻璃的颜色有灰色、茶色、金色、浅蓝色、棕色、古铜色等。热反射镀膜玻璃可以获得各种反射色，能将四周建筑物及景物影像在彩色玻璃幕墙上，使建筑物体现出光和影的艺术魅力。 玻璃幕墙色彩的选择由建筑物的使用性质和用途而定；一般情况下，办公建筑采用明朗的色调，如蓝色、银灰色；金融机构、烟草部门用金黄色反射玻璃多些；商业建筑、旅馆选择较自由，可选择鲜艳的色彩，如宝蓝色、翡翠绿、玫瑰红等，用色大胆、夸张、引人注目。由于建筑物的特性，外墙色彩选择和搭配以稳妥为好。一般情况下设色不能多、不能杂，一到两色即可。主调色以冷色调或中性色彩为主，作配合的色彩用灰色或类似色对比，效果明快而又不失调和感，但是建筑物墙面的色彩常与不同地域的传统文化有密切的联系，如国内少数民族地区的建筑用色丰富、艳丽。不过，若应用高纯度对比色彩构成，一定要控制好色彩的面积和分布的位置，以免眼花缭乱、刺激强烈。如图 2-5 所示，这栋建筑从视觉上看上去很平和，是白色和浅蓝色的玻璃结合，没有让人感觉到很刺眼。图 2-5 色彩平和2.4 美学原则的应用美学原则将抽象的美学理念表示成具体的形式美感，如比例、对比统一、平衡、对1 健雄职业技术学院毕业论文 29称、节奏、韵律等。美学原则贯穿于艺术设计的全过程。2.4.1 比例要素框架骨骼矩形的长宽比，应该尽量采用视觉上美到舒适的比例，如黄金分割比（1：1.6） 、平方根二矩形比（1：1.4）等。一般情况下，对于建筑外墙的高宽比协调的，取黄金分割比确定框格较适宜；而外墙长宽比偏小的可相应缩小框格的比例，以使立面的线条分割具有饱满的效果，有适采用大块正方形玻璃又别具一格。2. 42 对立统一在玻璃幕墙立面设计中，对立统一的原则无处不在。框线的纵横比，材料的肌理对比，墙面的虚实对比、形态的平面、大小、高低对比，几何元素点、线、面、体对比，尺寸的等距与渐变对比，墙面分块的面积的大小对比，线条的聚与散对比等等，在整体统一的前提下，突出对比关系，体现出玻璃幕墙建筑的清新明朗、高雅大方、丰富细腻、轻巧透明的现代感。当玻璃幕墙采用大面积的隐框墙面时，镀膜的镜面玻璃反射外界的光线，形成独特的光影效果。为避免大块的镜面给人以平淡的感觉，可按层在适当的位置设外开通风窗，形成相对的“点” ；设置连续的通风百叶窗或装饰拉杆，形成相对的“线” ，防晒板形成相对的“面” ；对整幅大块的墙面在中部设置空区域，如避难层，形成相对独立的“体” 。设计时强调某个元素，或综合应用，分布时应表现一种调和的关系。2. 4.3 韵律与节奏音乐、诗歌等艺术中表现韵律与节奏时可以拍节清晰，节奏明快，跃动蹙强，生气勃勃，给人以活力；而比例幕墙建筑由于其本身的特殊性，在视觉表现上还不能过于自由。玻璃幕墙立面设计中表现韵律与节奏如同平面构成一样，是指基本形单元式幕墙的构造特点，可以设计构思图案，做出单元拼接，令玻璃幕墙立面的艺术设计有了更大的空间，如图 7 所示，建筑物墙面上有多条等宽垂直的带状窗组成玻璃幕墙墙面，最左边一条从上至下形成高调；紧接第二条陡降窗高；继而带状窗以等高度递减降低至右边，上顶部是一重复构成的水平带状窗，其和谐、优美、不动声色的变化似乎与下部进行着二重奏，立面在视觉上给人以强烈的节奏感和韵律感。2. 4.4. 建筑装饰风格1 210玻璃幕墙墙面过于简单、规则的造型，容易彼此相似，手法雷同，造成缺乏建筑的个性特征，因此，体现后现代主义装饰手段成为目的趋势。如果将玻璃墙面视为虚墙面，钢板、金属铝板、石材为实墙面，变大面积的玻璃幕墙为分散的玻璃幕墙的点、线、块，与实墙部分相互镶嵌，形成有虚有实、虚实结合的丰富立面，在材质的质地、面积、形状、颜色上多采用象征性手法，较多地使用铝材、石材，与玻璃幕墙材料结合形成幕墙的虚实对比是该风格的一大特征。 如图 2-5，是一个典型的石材幕墙，外面是石材，里面是铝型材。石材幕墙的优点是天然材质，光良晶莹、坚硬永久。高贵典雅。图 2-5 石材幕墙