穿孔铝板作为建筑表皮的应用研究

摘要：本文通过对穿孔铝板表皮在增强表皮界面的整体感、构造方式、建筑物理环境方面的应用展开分析，为此类表皮应用提供一种设计可能。

关键词：穿孔铝板；表皮；应用研究

中图分类号：A715文献标识码： A

前言

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。由于材料的发展以及建筑师的追求，穿孔铝板作为建筑表皮得到更广泛的应用。国内不乏应用穿孔铝板的优秀案例，基于此，本文就穿孔铝板在塑造表皮界面的整体感、构造方式、建筑物理环境方面的应用着重展开分析和总结。

1穿孔铝板表皮的主要技术特性

1.1穿孔铝板的材料特性

和其他金属不同，铝不能准确的反应周围的影响，但能反映出朦胧的影像和色调。长谷川逸子设计的桑原松山住宅的穿孔铝板表皮即反应出郊外风景不断变化的光彩，产生明快的空间效果。此外，相比较玻璃的透明性和金属板材的不透明性，穿孔铝板在二者之间达到一种半透明的效果，可以形成像纱一样的朦胧感和轻盈感，丰富建筑表皮的表现力。

1.2穿孔铝板的构成要素

穿孔铝板的构成要素有穿孔率、孔径、板厚和板型。其中穿孔率是影响穿孔铝板单元的核心因素，是影响其视觉整体感的表达、降低建筑能耗程度的设计关键。受加工成本、单元自重、单元平整性等因素的影响，作为外表皮使用的穿孔铝板板厚常选用1.0mm~6.0mm的常规板。其板型可分为平板形、折板形和波浪形，按照折板的角度又可细分为锯齿形和短边折板形。板型的选择影响穿孔铝板的强度，继而影响穿孔板模块的大小、起连接作用的龙骨数量、整体效果表达等。

1.3穿孔铝板的构造形式

穿孔铝板作为双（多）层表皮的外表皮是其最常见的构造形式。外表皮的构造形式的不同会对立面整体效果的表达，对空气腔内的微气候产生不同影响，对建筑物理环境的调节作用也不尽相同。

2穿孔铝板作为建筑表皮的应用

2.1穿孔铝板表皮与视觉整体感

从与使用功能的适应性角度看，穿孔铝板表皮能满足表皮内侧的单一功能、复合功能要求（见图）。在功能较单一的建筑，如办公楼、教学楼等，空间划分相对均质，内部功能房间对采光、遮阳等要求相近。穿孔铝板表皮可包裹此类建筑立面或与其他材料共同构成均质的立面，丰富表皮的肌理与层次，同时调节室内采光、遮阳条件。在像文化综合体、城市综合体等使用功能、空间复杂的建筑中，穿孔铝板表皮可遮挡建筑界面不规则的开窗，统一建筑语言，同时也可通过穿孔率或表皮组合方式的变化，满足室内不同功能房间对视线、采光、遮阳等不同需求。按照其整体视觉效果，可以分为均质和非均质两种，此外，表皮的日/夜景也是增强整体感的重要应用。

图：穿孔铝板表皮对单一功能、复合功能的适应性

2.1.1均质视觉效果

均质的视觉效果是由均质穿孔率的穿孔铝板单元以及铝板单元的均质的表皮构成方式完成的。该构成结合龙骨系统或其他材料，常用于塑造完整、统一的建筑表皮界面。在建筑的气候边界外附加一层轻薄透气、透光的穿孔铝板表皮，建筑形象得到柔化，室内、外的空间氛围因为穿孔铝板的漫反射效应和对光线的过滤处理而产生微妙的变化。

2.1.2非均质视觉效果

（1）穿孔铝板单元的穿孔率非均质 单元的表皮构成均质

非均质穿孔率的穿孔铝板单元作为外表皮可适应建筑内部不同的使用功能要求，满足其采光、遮阳需求，是对其使用功能的适应性。

（2）穿孔铝板单元穿孔率均质 单元的表皮构成非均质

a.渐变效果

调整穿孔铝板自身穿孔率或者结合龙骨系统、其他材料，都可以形成表皮渐变的效果，这是对城市环境和内部使用功能的适应性。如

b.图案化效果

图案化是穿孔铝板肌理处理中较常见的手法，通过改变板的穿孔率形成特定涵义的图案，赋予表皮以文化、地域等意义。

2.1.3日/夜景效果

从视觉功能角度看，人眼是通过亮度的对比即明暗对比的刺激产生视觉并进行识别的。人所处亮度空间的变化，导致人眼视觉观察的图底关系改变，继而影响视觉效果。大舍设计的螺旋艺廊采用白色穿孔铝板表皮环绕建筑。由室外看向室内，表皮为“图”而室内空间为“底”，室外空间亮度高于室内，表皮的“图”成为视觉重点，且随着光线和观察视角的变化可以感受到的建筑界面开放程度亦不同。从室内看往室外时，穿孔铝板表皮为“图”而室外为“底”，由于室外空间亮度高于室内空间，人眼会不自觉捕捉亮度高的空间，透过高穿孔率的穿孔铝板经过视觉景象叠加处理仍可以充分体验室外的景致。

夜景效果的应用由于主要光源的不同可分为内透光和外照明两种方式。内透光的夜景效果依据相同原理，进入夜晚后，室内空间亮度高于室外空间，表皮与室内、外的图底关系与白天时互换，光线透过穿孔铝板表皮感染室外。此时，建筑由内部散发出柔和的光线，在夜晚的映衬下更轻盈。

2.2穿孔铝板表皮与构造方式的应用

2.2.1穿孔铝板作为外表皮主体

穿孔铝板龙骨系统隐藏在表皮背后，使穿孔铝板作为表现的主体，不同板型、构造方式的穿孔铝板整体性效果不同。以上海嘉定新城幼儿园为例，该建筑以一个完整且有力的形象矗立于空旷的自然环境中，波浪形的穿孔铝板表皮覆盖建筑的南立面，经过表皮的过滤，进入幼儿园教室内部的光线变得非常柔和，给幼儿创造出非常好的光环境。由于玻璃外部穿孔铝板的过滤效果和局部彩色玻璃的使用，一天内教室内部的光影随着室外光线的变化而变化着。

2.2.2穿孔铝板作为外表皮构成元素

穿孔铝板龙骨系统可与铝板单元并置，共同组成外表皮系统。根据穿孔铝板单元模块的尺寸，龙骨系统常以均质的网格划分建筑立面，强调立面尺度感。如南京长发中心的办公楼部分，层高为5.4米，竖向上由两层穿孔铝板单元和龙骨系统构成，以轻质的形象塑造办公楼开敞、明亮的建筑形象。公寓楼层高为5.49米，竖向上由穿孔铝板及尺度放大的龙骨系统组成，建筑形象稳重、大方。

2.3穿孔铝板表皮与建筑物理环境

2.3.1遮阳特性的应用

由双层表皮热量传递方式可以得知，建筑室内主要的辐射得热是经过穿孔铝板的孔洞，穿过空腔传递到内层气候边界的辐射热。因此，选择合适的穿孔铝板表皮遮阳形式、穿孔率是影响其遮阳效果的关键。

2.3.2采光特性的应用

穿孔铝板表皮的应用应平衡其采光、遮阳特性。通过设置合适的穿孔率，同一块穿孔铝板既能达到遮阳效果，也可满足室内的采光需求。不同的建筑类型对室内采光照度的要求不同，可利用穿孔铝板的穿孔率变化回应不同的采光需求。

2.3.3通风特性的应用

穿孔铝板作为建筑表皮常作为敞开式外循环体系通风幕墙使用，适宜于夏热冬冷地区。夏季夹层内部产生烟囱效应，被加热的空气上升逸出产生对流，降低内层玻璃的温度；冬季夹层内产生温室效应，有效提高了内层玻璃温度。通风节能环保幕墙比传统幕墙采暖时节能42％~52％，制冷节能38％~60％。尤其对于高层建筑来说，直接对外开窗容易造成紊流，不易控制，而双层幕墙上可以很好地解决这个问题，从而增加幕墙的气候适应性。

结语

穿孔铝板本身具有良好的材料特性，如较高的可回收率、半通透性等。其作为建筑表皮有很大的应用潜力，尤其是在塑造表皮视觉整体感和降低建筑能耗方面，我们也将进一步探索其构造方式和材料表现效果。

参考文献：

[1]戴志中，黄颖.《玻璃、金属与建筑》.天津：天津科学技术出版社，2002

[2]詹庆旋主编.《建筑光环境》.北京：清华大学出版社，1988

[3][德]赫尔穆特·考斯特主编.王宏纬译.《动态自然采光建筑原理与应用》.北京：中国电力出版社，2007