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穿孔铝板作为建筑表皮的应用研究
发布时间: 2020-12-08 17:47

  硕士学位论文穿孔铝板作为建筑表皮的应用研究 THE STUDY oN APPLICATIoN oF PERFoR』虹ED ALUMINUM SKIN ADissertation Submitted SoutheastUniversi蚵 For AcademicDegree Of Master ArchitectureBY Liu Cong Supervised WangYoufen Zhou Xuhong SchooI ArchitectureSoutheast Universi锣 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名:壶惑聪、 日期:如8,s 3J东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论 文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括刊 登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。 研究生签名:未d辎\导师签名: 日期:w,;。,叫 摘要近年来,伴随对建筑表皮表现的持续关注和穿孔铝板行业的发展,穿孔铝板作为建筑表皮得到广泛应 用。如何实现穿孔铝板表皮整体感的塑造、创造视觉效果以提升艺术感染力、降低建筑能耗是拓展其应用 潜力的重要方面。本文透过对穿孔铝板表皮在增强表皮界面的整体感、构造形式、建筑物理环境方面的应 用进行理论分析和软件模拟分析,为此类表皮应用提供一种设计可能。 论文共分五章。第一章概述了穿孔铝板作为建筑表皮应用现状。第二章主要论述了铝在建筑中的发展 史和穿孔铝板的应用发展。第三章针对穿孔铝板表皮的主要技术特性展开论述,介绍穿孔铝板表皮的材料 特性,分析总结其作为建筑表皮的构成要素和构造形式。第四章分析总结穿孔铝板作为建筑表皮的应用研 究,从其视觉整体感塑造、构造方式、建筑物理环境的角度出发,系统论述穿孔铝板的应用。第五章从实 践项目东台市广电文化中心着手,针对其穿孔铝板表皮探讨应用策略。 全文约33,014字,插图140幅。 关键词:穿孔铝板,表皮,应用研究 ABSTRACT IIl recent yearS,the perf昕aled a1啪inum plate widelyused私buildiI唱skill wi廿l me comirIu0惜a:fte州on buildiIlgskill pcrfo眦ance锄d me development alumimJmplate indIIs虹y.How dealwim me rel a_ciO越hip between perf.orated al嘲i11m plale sl(in tlleurb锄enV的mnt’how crea士ea900d vis删efrect to黜慨mce ttle artistic印peal mId t0托duce building energy comumption meimport蚰t conte:nt eXp觚diI唱itsapplication potential.Througll t11e岫mtical删ysis狮d soft、vare simmation锄alysis of印plica廿on of耐.0珀土ed aluminum platc sk如iIl urban enViID啪ent,visual e仃宅ct buiIdingphysicaI environmt'tllis rearch pr0Vides adesign Vision epide衄is.Tllis thesis colltaitls flve chapters.Chapter one mainly in心oduces b弱icc叩cepts dbout epidemis,锄d 卸mysis廿le presem stat吣of perfbrated a1啪iIl啪plate aS building skin.Chapt钉two summa比豫s me eVolVemem aluIIlin岫iIltlle co觚don,and demonm如s廿1e eXpre豁i叽mode柚d characteris咖of pe响rat。d al岫inmn platc di任brcmperiod.Chapter tllree pe球-廿ates iIl_t0 component舭ds臼:tIlnl elements perfb亿tedalumin哪plate雒building skin,discuss.t's tec胁cal characteristics,m仃0duce materialcharactcristics like怕Ilslucent s组ce and廿aIlsparent mode.Chaptef foIIr pene眦s int0伍e applied托search pcrf-0ratedal眦ill啪plate私building skin,百Ves asystematic diScuSsion aimillg application蛐隅te酣,365bet,fbmme perspectiVe physicalen、rironment buildiI培s.T幽ngme pLtice p厕ect—Dol培砌i cunural center筮孤唧le,Ch印ter蠡ve probe inl0 me applic鲥on at廿lepmblems iIl t11e proce豁ofperfbra:ted al啪iIl哪plate design. 11lislesis contai璐33。0 1如,oDcls锄d 140 iIl晒tratio鹏. Keywords:Perfon伽Alumi仰l,SkiA呻c叠tion II 目录 上篇 东台市广电文化中心相关图纸 下篇 目录 第一章绪论………………………………………………………………………………………………………..1 1.1研究缘起…………………………………………………………………………………………………l 1.2文献综述…………………………………………………………………………………………………2 1.2.1国外相关文献阅读……………………………………………………………………………….2 1.2.2国内相关文献阅读……………………………………………………………………………….2 1.3研究内容………………………………………………………………………………………………….3 1.4研究方法………………………………………………………………………………………………….3 1.5研究框架…………………………………………………………………………………………………..3 第二章穿孔铝板在建筑中的应用发展…………………………………………………………………………..5 2.1金属铝在建筑中的发展史……………………………………………………………………………….5 2.1.1工业化时代以前金属铝的应用发展…………………………………………………………….5 2.1.2工业化时代以后金属铝的应用发展………………………………………………………………5 2.2穿孔铝板在建筑室内的应用发展……………………………………………………………………….6 2.2.1吸声性能………………………………………………………………………………………….6 2.2.2装饰效果…………………………………………………………………………………………。7 2.3穿孔铝板作为建筑表皮的应用发展……………………………………………………………………..7 2.3.1上世纪八、九十年代穿孔铝板表皮的应用发展……………………………………………….7 2.3.2当代穿孔铝板表皮的应用发展………………………………………………………………….8 第三章穿孔铝板表皮的主要技术特性…………………………………………………………………………。9 3.1穿孔铝板的材料特性…………………………………………………………………………………….9 3.1.1金属特性…………………………………………………………………………………………。9 3.1.2半通透性…………………………………………………………………………………………10 3.2穿孔铝板的构成要素……………………………………………………………………………………10 3.2.1穿孔率……………………………………………………………………………………………10 3.2.2孔径………………………………………………………………………………………………15 3.2.3板厚……………………………………………………………………………………………….17 3.2.4板型………………………………………………………………………………………………17 3.3穿孔铝板的构造形式……………………………………………………………………………………18 3.3.1双(多)层表皮的外表皮………………………………………………………………………18 3.3.2双(多)层表皮的内表皮………………………………………………………………………20 第四章穿孔铝板作为建筑表皮的应用…………………………………………………………………………21 4.1穿孔铝板表皮与视觉整体感……………………………………………………………………………21 4.1.1均质视觉效采……………………………………………………………………………………23 4.1.2非均质视觉效果…………………………………………………………………………………24 4.1.3日/夜景效果……………………………………………………………………………………一28 4.2穿孔铝板表皮与构造方式的应用………………………………………………………………………29 4.2.1穿孔铝板作为外表皮主体………………………………………………………………………29 lII 目录 4.2.2穿孔铝板作为外表皮构成元素…………………………………………………………………31 4.3穿孔铝板表皮与建筑物理环境…………………………………………………………………………31 4.3.1遮阳特性的应用…………………………………………………………………………………31 4.3.2采光特性的应用…………………………………………………………………………………32 4.3.3通风特性的应用…………………………………………………………………………………33 第五章东台市广电文化中心穿孔铝板表皮的应用……………………………………………………………35 5.1项目简介…………………………………………………………………………………………………35 5.1.1区位……………………………………………………………………………………………………………………………..35 5.1.2功能布局…………………………………………………………………………………………35 5.2穿孔铝板表皮的应用……………………………………………………………………………………36 5.2.1穿孔铝板表皮的视觉整体感应用………………………………………………………………36 5.2.2穿孔铝板表皮构成要素的确定…………………………………………………………………38 5.2.3穿孔铝板表皮的节能效果验证…………………………………………………………………44 结语……………………………………………………………………………………………………………………………………………………。46 参考文献…………………………………………………………………………………………………………..47 图片索引…………………………………………………………………………………………………………..48 致谢……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..50 东南大学硕士学位论文上篇 东台市广电文化艺术中心相关图纸东台市广电文化中心位于东台市城东新区,地处江苏省东台市城东新区经八路核心区,西拥核心区中 心景观区一一东湖,环境位置十分优越。工程建设用地为72239平方米。总建筑面积约77882平方米,其 中地上建筑面积6278l平方米,地下建筑面积1510l平方米。本工程分三个区块,一区功能主要为剧院、 二区功能主要为娱乐休闲、商业、展览馆,三区功能为广播电视大楼及办公。建筑层数、高度:地面以上 5层、地下一层,建筑高度23。8米。 图纸内容包括两部分: 第一部分:效果图 鸟瞰效果图 建筑效果图 夜景效果图 立面效果图 第二部分:技术图纸 (一)总平面图 (二)建筑一区 建筑设计说明 建筑材料做法表 平面图 立面图 剖面图 墙身节点详图 (三)建筑二区 建筑设计说明 建筑材料做法表 平面图 立面图 剖面图 (四)建筑三区 建筑设计说明 建筑节能专篇 建筑材料做法表 平面图 立面图 剖面图 墙身大样图 (五)穿孔铝板幕墙节点详图 穿孔铝板幕墙效果图 双层幕墙剖面图 双层幕墙大样图 双层幕墙节点图 双层幕墙横向节点 双层幕墙竖向节点(含层间隔烟层) 东南大学硕士学位论文下篇 ——!1611i!g女g 第一章绪论 1.1研究缘起 穿孔铝板指用纯铝或铝合金材料通过压力加工制成(剪切或锯切)的获得横断面为矩形.厚度均匀的矩 形材料1-近年来-原车主要用于航天、汽车等工业领域的穿孔铝板作为建筑表皮得到更广泛的应用。这是 由于: (1)材料的发展。穿孔铝板作为金属材料具有根好的耐久性、延展性和较好的回收率(75%以上), 其台金形式具有良好的耐蚀性。加工工艺的进步使得它在建筑中获得更大的应用潜力,如打孔样式的丰富、 冲孔技术的提高、结合数字技术的图案化处理等,拓展了穿孔铝板的材料特性应用潜力。 (2)穿孔锅板自身的技术魅力-通过控制穿孔铝板的构成要素孔径、穿孔率、板厚和打孔方式,尤 其是穿孔率的设置.穿孔铝板作为建筑表皮可以塑造建筑的整体感,满足功能复杂建筑如城市综合体、文 化综合体等内都使用功能-刨造半透明、轻盈的城市界面。此外,穿孔铝板的穿孔特性能遮挡太阳辐射热, 调节采光条件,降低风速-利用该技术优势可达到降低建筑能耗的作用。 (3)设计师的追求。材料的选择与把握对于营造氛围、塑造空间、表现效果等至关重要。实践方面. 自上世纪舯年代穿孔铝板即作为建筑表皮广泛应用在住宅、办公等建筑中。其中.长谷川逸子、赫尔佐 格和苍默隆、墨菲西斯事务所等建筑师对穿孔铝扳表皮的应用起到很好的推动和示范作用。如长备川逸子 的墨田生涯学习中心(图l-l,l-2)和墨菲西斯事务所设计的太阳大厦(s岫T0mr,图lo)均是应用穿 孔铝板的优秀范例。 一圈l-1,墨口生涯学目中心乌t 舶10:穿孔错板衰皮 圈14:太阳大厦 国内不乏应用穿孔铝板的优秀案例,如大舍建筑设计事务所所设计的一系列项目——上海青浦夏雨幼 儿园(图14)、青浦青少年活动中心(图l{)、嘉定新城幼儿园、杭州西溪E酒店、螺旋艺廊等均采用了 穿孔铝板作为外表皮,并不断优化其应用簟略。但目前,国内仍缺乏关于穿孔铝扳作为建筑表皮应用的系 统、全面的分析和总结。基于此,本文针对穿孔铝板作为建筑表皮的应用进行系统分析和总结,尤其是其 在塑造表皮界面的整体巷、构造方式、建筑物理环境方面的应用。 圈14:上海青浦夏爵幼儿园 引自 圈14:上海青浦青少年活动中心 东南大学硕士学位论文 1.2文献综述 1.2.1国外相关文献阅读 国外对于建筑材料和建筑表皮的理论研究较早。在现代主义、后现代主义时期,涌现了很多建筑理念 都体现了建筑材料作为当代建筑表皮设计不可分割的一部分所展现出来的重要作用。柯布西耶在其著作 《走向新建筑》中提出建筑表皮是为体块服务的。路斯的“装饰即罪恶”理论提出表皮物质本体决定表皮 的精神表现方式。文丘里在其代表作《建筑的矛盾性与复杂性》中也提出自己的观点即室内外之间的“残 余空间”概念及其对空间表达的重要性。当代,诸多前沿建筑师都通过文章发表对表皮和材料的理解。例 如1988年瑞士建筑师赫尔佐格和德梅隆发表《隐匿的自然几何学》,表达建筑通过建筑表皮的塑造融入城 市环境的看法,并贯彻到其项目实践中。此外,日本杂志《建筑与都市》也出版过关于表皮建筑的专辑。 由考斯特编著的《建筑设计师材料语言:金属》描述了金属从其使用的历史过程到最新研制的金属衍 生材料等有关金属的一切,并通过著名建筑事务所的的项目,展示了金属在当代建筑中的重要性和应用表 达方式。其中介绍很多采用了穿孔铝板作为建筑表皮的项目实例,以大胆的设计思路、可持续理念、高完 成度极大地拓展了穿孔铝板的应用视野。另有‘建筑材料与肌理I、U》一书关于金属穿孔板的精彩描述, 针对具体项目紧扣建筑肌理以及材料构成,通过理性表述的方式和建筑实景照片、节点大样图、构思草图 等。切实分析项目中穿孔铝板表皮的设计和应用。此外,由L啪Merl瑟1等人编著的《Fad髓》一书中, 通过实际案例讲解,从设计、建造、技术的角度展示当代穿孔金属板表皮的应用。 综合国外文献阅读可知。自20世纪80年代开始,国外即开始应用并研究穿孔金属板,挖掘材料特性, 并探索其表现形式、丰富表现力,这对穿孔铝板表皮的应用起到示范作用。但目前缺乏针对穿孔材料本身 的系统论述,研究仍停留在个别建筑师作品、优秀个案的分析。 1.2.2国内相关文献阅读 国内关于穿孔金属板表皮的理论文献主要有东南大学史永高博士的著作‘材料呈现:19和20世纪西 方建筑串材料的建造.空闯双重性研究》,文章从材料的表面属性和空间角度探讨材料,{三i材料的“本性” 和“真实性”作为解读西方材料研究的关键线索,为材料研究打开多重层面和角度。书中第五章,在隐匿 中显现——材料的透明性一章中,从材料透明性的角度分析表皮层叠化对透明性的调节,并以斯蒂芬 尔设计的萨夫特伊街办公楼中双层穿孔板的应用为例说明。另有季翔教授编写的《建筑表皮语言》一书,作者将建筑表皮作为一种传达建筑思想的视觉语言,从建筑表皮的发展演进、生态表达、艺术构建、材料 表现四个方面对建筑表皮进行了论述。其材料表现一章介绍了穿孔金属板的材料特性以及表现效果。 穿孔金属板的表现力、艺术效果等方面的研究有重庆大学魏晓的《现代建筑表皮的材料语言研宄》, 文章论述了表皮材料的发展历史,材料语言的分析。同济大学刘少婷的<金属作为建筑表皮的表现力研究》 中从材料、质感、光线、构造、色彩等方面详细论述了穿孔金属表皮的视觉体验。重庆大学甘丽雅的《建 筑外表皮材料艺术表现研究》中论述了穿孔表皮材料的艺术表现方法,并介绍了其应用方法和创新做法。 论述穿孔板表皮对室内物理环境的影响研究主要有清华大学李保峰的《适应夏热冬冷地区气候的建筑 表皮之可变化设计策略研究》和华中科技大学安赛博士的《气候适应性的建筑表皮:夏热冬冷地区多层表 皮建筑立面系统研究》。李保峰博士在其论文第四章中介绍了穿孔金属板的应用现状,总结影响表皮的设 计因素,并对未来的建筑表皮设计方向进行了展望,其研究对我国夏热冬冷地区建筑节能具有积极的现实 意义。安赛的博士论文则侧重于气候区的双层、多层表皮的研究。二者的论文均以实验房为测试体,得出 关于建筑表皮气候适应性的量化结论,研究方法和成果在国内处于领先地位。 综合文献阅读可知,目前国内关于穿孔铝板的研究主要集中在其穿孔特性对采光、遮阳、立面装饰等 方面的影响,缺乏针对穿孔铝板技术特性的全面、系统的研究,尤其是穿孔铝板表皮在塑造建筑整体性、 创造多样视觉效果方面的应用特性研究缺失。 东南大学硕士学位论文1.3研究内容 近年来,穿孔铝板作为建筑表皮得到广泛应用,其特性发展推动了该表皮材料的应用广度和深度。本 文重点研究穿孔铝板的材料特性、构成要素、构造形式,并从表皮整体感塑造、构造方式、物理环境这三 个角度,分析穿孔铝板表皮的应用。 穿孔铝板本身具有金属铝的特性,并因其穿孔特性具有半通透性。穿孔铝板单元构成要素主要有穿孔 率、孔径、板厚和板型,其中穿孔率是影响整体感塑造、保证视觉通透性、降低能耗的核心因素。穿孔铝 板单元的构造方式可分为双(多)层表皮的外表皮和内表皮两种。 从建筑表皮整体感的角度来看,穿孔铝板具有较大优势。尤其是近年来城市综合体、文化综合体等功 能、空间复杂的建筑大量兴建,穿孔板由于其透光透风特性,可以作为多层表皮的外表皮可覆盖开窗不规 则的内层建筑表皮以达到完整的形体、空间效果,而对外层穿孔铝板表皮的肌理处理也日益丰富。 从构造方式的角度来看,通过穿孔铝板表皮的构造形式和构成要素的组合,满足设计要求,丰富穿孔 铝板表皮的应用方式和表现力。 从建筑物理环境的角度来看,穿孔铝板表皮由于其透光通风特性,达到较好的遮阳、采光和通风效果, 从而降低建筑能耗。结合其他节能减排措施,建筑可以达到绿色建筑的设计标准,这对节能、绿色、生态 建筑的发展起到较好的推动作用。 1.4研究方法 在研究过程中主要采用以下几种方法: (1)文献阅读:通过对前人研究成果的阅读,总结和分析优秀建筑师处理穿孔铝板表皮的经验和方 法,掌握穿孔铝板的行业发展动态和新的加工工艺。 (2)软件模拟:软件模拟实验应用在使用穿孔铝板外表皮的建筑室内物理效果的性能测试。通过设 计实验,研究穿孔铝板的核心设计要素穿孔率对其室内遮阳、采光、通风效果的影响。实验用软件为Ecotl:ct。 (3)模型试验:穿孔率是影响穿孔铝板应用效果的核心要素,通过对不同穿孔率的穿孔铝板等比例 模型观察,分析总结不同穿孔率对应的不同视觉效果,为设计师从视觉效果的角度选择穿孔铝板提供依据。 (4)项目实践:以参与的工程实践项目——东台市广电文化为切入点,分析并解决设计过程中穿孔 铝板应用的问题和难点,总结穿孔铝板表皮在此项目中的应用方式。 1.5研究框架 东南大学硕士学位论文 穿孔铝板作为 建筑表皮应用 东台市广电文 化中心穿孔铝 板表皮的应用 构造方式 遮阳特性的应用 物理环境卜-—_-叫采光特性的应用 通风特性的应用 穿孔铝板 表皮应用 东南大学硕士学位论文第二章穿子L铝板在建筑中的应用发展 2.1金属铝在建筑中的发展史 2.1.1工业化时代以前金属铝的应用发展 工业化时代以前,金属造价十分昂贵,作为稀有资源很少应用在建筑中。在古代西方,罗马人最初将 金属如铜、铅等大面积应用于建筑屋顶上。著名的案例有帕提农神庙的铜屋顶和位于土耳其伊斯坦布尔的 索菲亚大教堂的铅屋顶。相比较其他金属,铝虽然是自然界中常见的金属元素,但是其发现和应用在工业 化时代以前几乎没有取得任何进步。 2.1.2工业化时代以后金属铝的应用发展 (1)工业时代早期,开始提炼金属铝。 瑞典化学家贝采里乌斯试图利用电流从铝钒土中分离出铝,实验虽然没有取得成功,但贝采里乌斯把 该未能取得的金属命名为alumien,由拉丁文al啪en而来。1825年,丹麦化学家奥斯特实验制取了铝(图 2.1>,并发表其实验过程。1827年,德国化学家武勒重复了奥斯特的实验,并不断改进制取铝的方法。1854 年,德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝,终于制得成锭的金属铝。 (2)19世纪下半叶,电解铝的成功推动金属铝的发展。 发明电解炼铝法的是美国俄亥俄州的霍耳(Ch碰es ManiIl Hall)和法国诺曼底的埃鲁(Paul Lovis T0uSsaintHerro讣)。1886年,霍尔与埃鲁分别将氧化铝投入熔融的冰晶石中,通入直流电电解出金属铝。 此实验方法大大降低了生产成本,并提高了铝的产量和质量。 (3)20世纪初,铝合金的发明刺激铝的需求,铝及铝合金开始应用于航空、汽车行业。 1906年,德国的冶金学家阿弗列 威尔莫(、聃lIll)将其他金属元素添加到铝中,发明了一种含有铜、 锰、镁和铝的合金,并发现该合金的特性——在常温下放置4天会自动变得非常坚硬。而该铝合金很适合 用来制造运输工具和其他工业装备,从此。铝的需求量大幅增加。到二十世纪初,汽车工业也开始大量使 用铝和铝合金。 (4)当代建筑中的金属铝应用。 在当代,金属铝的生产方式得到完善,铝塑板、铝格栅、铝制丝网、铝拉网等加工方式的丰富也为铝 在建筑中应用做好铺垫。长谷川逸子在她设计的一系列作品中经常使用铝板作为建筑外表皮材料,如其代 表作湘南台文化中心(图2.2)作为核心元素的“地球仪”外表皮即以铝板覆盖,上面蚀刻世界地图,里 面则是天文馆。2010年上海世博会的韩国馆(图2.3)将“韩语字母像素”以浮雕形式呈现在白色复合铝 板上,覆盖了整个建筑大部分的外表面。其他外表面则采用数码印刷技术的彩色复合铝板表达“艺术像素”。 (5)穿孔铝板的出现。 1885年,J.F.GDlding获得铝拉网生产工艺的专利,而在当时这些铝拉网主要应用在门窗上。多孔金属 材料直到近代才得以推广,这种切拉或穿孔的工艺技术得益于工业革命后各种加工机械的发明。伴随着加 工工艺的进步,穿孔铝板开始发挥其室内吸声性能和出色的装饰效果,人们也开始注意到穿孔铝板的穿孔 性能带来的不同于金属板和玻璃的应用巨大潜力,而长谷川逸子、墨菲西斯事务所、赫尔佐格和德梅隆等 建筑师的优秀作品中可以越来越多地看到穿孔铝板的影子。 圈2—1:金属铝 田2d:湘南台文化中心 图2d:世博会韩田馆 2.2穿孔铝板在建筑室内的应用发展 2.2.1吸声性能 为满足声学需求,在建筑尤其是太型公共建筑的室内装修中应充分考虑整个空间的声音效果.从墙体 到天花吊项都需要设计使用吸音材料。穿孔铝板就是目前常用的吸音材料之一(圈2 等.孔径大小、孔间距和穿孔辜通过相关声学测定机构测定确定。通常为了加强吸音效果,常在铝板背面加铺玻璃吸音棉或者无纺布.穿孔铝板正面饰面漆采用珠光喷涂,氟碳喷涂等.喷涂颜色可定制。山东大 学新建体育馆室内叩采用穿孔铝板作为吸音材料(图2—5).穿孔铝板总面积超过6000时。 夺圈24:吸声穿孔铝板 圈}5:山东大学新建体育馆室内 穿孔铝板的吸声结构机为亥姆雹兹共振罂结构,整个穿孔板嗳声结构可视为多个亥姆霍兹共撮嚣的组 合-由一个体积V的空腔通过直径为d、深度为t的小孔与外界相连通。穿孔铝板的吸声原理(图2_6)是: 当声波入射到小孔开口面时.由于孔径d和深度t比声波的波长小报多.孔径中空气柱的弹性变形很小,封 闭空腔起到空气弹簧的作用-构成弹簧质量块振动系统。当入射声波频率和系统固有频率相等时,则会引 起孔径空气柱的振动.此过程克服孔壁摩擦阻力从而消耗声能。穿孔板吸声结构在共振频率附近时吸声系 数达到最大,距离麸撮峰越远,吸声系数则越小。根据实验可知.当穿孔铝板的穿孔率小于30%时,吸声 系数随穿孔率的提高而增大;但当穿孔率大于30%时,穿孔率对吸声系数的增大作用降低,且穿孔扳随着 穿孔率的进一步提高,慢慢演变为多孔吸声材料的护面层。 浙江广电集团5 l环绕音录音棚的控制室和录音室朗采用穿孔铝板作为吸声护面材科,内铺玻璃丝绵作 为吸音材料,设置台适穿孔宰满足混响时间及声音平直性的要求。其中.控制室的穿孔铝板孔径为3田, 孔间距为5 5皿.穿孔率为23%。录音室的穿孔铝板孔径为5毫米,孔间距为8 5毫米.穿孔率为27%(蛋21)。 在直播室、录音室、演播室等技术用房中采用穿孔铝板作为吸音装饰材料,既符合声学要求又满足审美效 圈2{:穿孔铝扳吸声幕42.2.2装饰效果 图24:渐旺广电集团的录音棚穿孔铝扳规格控制穿孔率和孔径或结合其他材料,穿孔铝板可以产生多样的装饰视觉效果,在建筑大厅、高档办公 室、购物广场、候机库棱等室内设计中得以利用(图2.8)。穿孔铝板作为室内装修可以按照客户要求定制 花纹、色泽均匀一致、外观精细、平惜。悉尼科技大学大礼堂的标志性元素“地幔”就是一层极富流动感 和表现力的穿孔铝扳表皮(图2-9).由1000多个不同的表面构成。穿孔铝板表皮勾勒出天花板和墙壁的 轮廓-极富动态井结合了照明、视听、防火及机械设备。在陶磊设计的位于北京悠唐生活广场的全城热恋 钻石展台,以独特的商业空间为销售平台将整个店铺以折面的双层穿孔铝板包围,井将品牌帅为设计元 素-采用激光冲孔的方式,在内外层的拉丝铝板上冲出自由的、富有韵律的孔洞,品牌k舯在整个表皮上 忽隐忽现,使其品牌文化得以含蓄的表达(圈}10)。内层金属板的孔洞与外层金属板的孔洞相叠.随着 消费者视角的移动内外层表皮台产生自然的不规则的镂空效果。透过孔洞的光束.在内外层表皮上群星璀 壤.犹如钻石闲闲发亮、晶莹副透的质感。 圈}8:穿孔铝板室内装怖效果 圈2-9=悉尼科技大学“蝇慢” 田}lO:全城热恋钻i屉台 2.3穿孔铝板作为建筑表皮的应用发展 2.3.1上世纪八、九十年代穿孔铝板表皮的应用发展 二十世纪八、九十年代许多优秀建筑师开始使用穿孔金属板作为建筑表皮大量应用在项目实践中。这 其中以日本建筑师长谷川逸子和墨菲西斯事物所为代表。 长谷川连子设计的一系列作品:东玉川住宅、s1M住宅、富谷工作室、墨田生涯学习中心、松山住宅、 湘南台文化中心、小名村庄等都应用了穿孔铝板作为表皮。其中代表作墨母生涯学习中心就是利用了穿孔 铝板表皮塑造建筑整体感的优势。项目位于一排住宅楼和小巷附近.是保留下来的东京老城的一小部分。 设计的主题之一就是新建筑中大容量的需求与棘手的现存空间结构之间的关系(圈2.11)。建筑使用功能 主要有会议、展示中心、视听图书馆、多媒体工作室和公共教育中心等,且多数室内空间尽可能开敞,通 过”交流空间”建立各种活动联网。所有这些建筑要素以及不同的规则被巧妙地隐藏在穿孔铝板的半透明 外壳中(翻2-12 2-13)。该外壳使得杂乱无章的四周变得有条理,使得墨田生涯学习中心在这个意义上 成为城市象征的组成部分。 “:墨口生涯学日中。圈2.12:夜景圈 圈2.13:穿孔铝板表皮 2.3.2当代穿孔铝板表皮的应用发展 (1)功能适应性 近年来兴起的城市综合体、文化综台体等建筑面临设计的难题;由于内部使用功能、空间的复杂性导 致建筑立面难咀形成统一、整体的效果。例如.城市综合体包括了大部分城市公共建筑功能,为城市生活 提供一个能容纳零售、办公、酒店、居住、会议、展览、娱乐、休闲、交通等功能的空间。其中不同的使 用功能空间要求不周的遮阳、采光、通风等条件,若按照功能要求反映在城市综合体的立面设计上.往往 会造成立面杂乱无章、缺乏秩序和层次。而穿孔铝板可以作为建筑井表皮覆盖建筑,在城市街道空间和建 筑内部之间形成半透明的界面,因其穿孔的特性并不会过多影响建筑内部的使用要求.同时可以统一立面 效果,形成完整、有秩序的城市界面。 (2)可调节性 在建筑造价允许的条件下,采用自动装置控制表皮的开台能够最大限度的趋利避害。通过自动感应装 置传达指令给机械设备来自动调节表皮的开闭或者运转角度。 斯蒂芬 霍尔(skv明HoH)设计的深圳万科中心(图2-14)地处深圳市盐田区大精湾畔,与香港新 界隔海相望。在双层银镀膜玻璃之外设计了一层圆弧形的穿孔铝板百叶,双层之间可阻形成一定的烟囱效 应,加速空气层的流速。穿孔板在关闭状态下能够减少多达70%的太阳辐射得热,于此同时还能眵允许 15%的自然光进入室内。通过对深圳市的日照照度的分析计算,15%的自然光透过率已经可以满足75%的 功能房间一般性日间照明。在建筑的办公部分内外都装有传感器.它们可以感知光照,得热和室内外温度 来自行调节穿孔板的角度、空诵和人工照明的运行。在大多数办公室内都有独立的控制开关,在非工作时 问如果有人来上班就可以用到这些独立控制开光(图2.15.}16)。 一圈2-14:深圳科中。鸟瞰图 囤2.1k百叶开启 圈2.1 6:百叶关闭 近年来.伴随穿孔铝板材料的发展、技术的进步以及表皮表现思维的拓展,穿孔铝板作为建筑表皮应 用越来越广泛,尤其是在大舍建筑事务所、九城都市建筑事务所等设计师的带动下,突出表现在对建筑表 皮视觉整体感的塑造和降低建筑能耗等方面。在项目实践过程中,关于穿孔铝板表皮的构造方式亦有创新 做法,表皮可以儆到更轻、更薄、更透,以更开放、完整、统一的界砥面向城市或自然空间。

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