• 首頁
2018
07
17

新時代帷幕牆 揮灑建築創意

知名建築大師高第曾說:「直線屬於人類,曲線則歸於上帝。」除了帶給建築師更充分的創意空間外,似乎也說明了以自由曲線變化的帷幕牆構造方式,將成為現代工業文明下的產物,更是未來建築發展的趨勢潮流。

所謂的帷幕牆,是指架構構造建築物的外牆,除了承載本身重量及其所受的地震、風力外,不再承載或傳導其他載重之牆壁。帷幕牆的材料有石材、金屬板、磁磚、玻璃等,其中鋁板除了輕量化以外,更有容易塑形的特質,加上使用了許多參數化設計軟體,能將自由曲線數值化,用多條很短的直線條累積成為一條曲線,或是藉著反向操作將一條曲線拆分成多段直線,藉著這自由曲線數值化原理使得曲面帷幕牆得以實現。

精確設計與施工
挑戰大扭轉曲面外牆帷幕

根基營造位於桃園機場捷運A19站與桃園棒球場之間的開發案,其中的一~五樓商場及六樓複合式餐飲(D棟),外牆即採用帷幕系統設計。系統形式包括:直橫料面玻璃帷幕系統、直橫料平面鋁板帷幕系統、直橫料格柵帷幕系統、雙曲肋板系統(雙曲鋁板、玻璃)。因為彎扭曲面的設計,從正曲扭轉到反曲的曲率大,其中工程難度最高、最複雜的區域,是使用了雙曲肋板系統的「X反曲區」,以及造型有如鳥喙,稱之為「鳥嘴下顎區」與「鳥嘴上顎區」的Y、Z兩區,同樣也採雙曲肋板系統型式。
20150123-捷運側1
根基營造桃園捷運A19站聯合開發案工地協理林明忠指出,由於「鳥嘴區」為雙曲面造型,因此骨架必須跟隨扭轉成二度圓弧曲線,傳統帷幕矩形骨架因材料特性無法大曲率且二度彎曲成形後仍維持所需結構強度,因此必須採用圓管系統骨架來取代。「最大的困難點在於這不是單純的同軸同心,而是每支骨架扭轉的曲率都是不同的扭曲弧線,每一片鋁板的扭曲弧度也都不一樣!」他說,這裡的每一片鋁板都是獨立單元都必須是採3D軟體檢討曲面,以此來控制並確保每個扭轉的曲率,如果製造的精度不夠,弧度就會接得不完整、扭曲得不順暢、甚至是接不起來。「如此嚴謹精確的設計與施工,就是這個案子最精髓的地方。」
圖片1
在施工現場進行骨架安裝時,儘管曲面最大的「下顎區」所占面積不大,但為了確保施工品質與施工人員安全,根基營造仍架設了大面積的施工架,再以大型吊車將板子一塊塊吊上去。骨架安裝定位後,再進行防水板安裝、鋁板安裝,將有扭轉弧度的玻璃組裝上去。最後再將依循著不規則弧度圍繞的雨庇骨架、雨庇包板安裝上去。「以往我們所看到的傳統帷幕牆,大都是直、橫、垂直或水平的,對於扭轉曲面大的帷幕,再加上結合了玻璃、鋁板、格柵三種材質,不管是設計、施工、組裝、安裝等,都是相對艱難的挑戰。」單單帷幕工程,就預計需耗時三百一十四天。

每一片鋁板都是獨立單元都必須是採3D軟體檢討曲面,以此來控制並確保每個扭轉的曲率。

每一片鋁板都是獨立單元都必須是採3D軟體檢討曲面,以此來控制並確保每個扭轉的曲率。

通過嚴苛風雨試驗
不畏艱辛呈現高難度帷幕牆

儘管一開始在細部設計上就面臨種種難題,首先的挑戰是三條軸線(傳統帷幕只有直橫兩軸)各板片分割拆解後各曲面銜接如何精準定位的問題,因此設計圖只能以3D的方式表現,且因應曲面是三軸,必須檢討出每個固定件的位置與角度,才能依設計規劃板片定位的配置,以及每根繫料之間的長度。光檢討這個項目,根基營造技研部BIM中心與專業廠商就用了六個3D軟體,並以這些資訊去發現並解決設計上各項問題。此外在製造過程中,板片與骨料所使用的機器和一般傳統的直橫料不同,因每片都不一樣,無法使用定製模具大量機械製造,必須靠人工完成。而在施工之前,技術研發部要先至實驗室驗證規劃設計與製造品質,進行所謂的「風雨試驗」。

因應每片鋁板的扭曲弧度不同,故採取雙面肋板以人工調整製作。

因應每片鋁板的扭曲弧度不同,故採取雙面肋板以人工調整製作。

「帷幕牆不能在完成時才做風雨試驗,而是要在過程中就找出最可能出錯的點,去測試並驗證在遭遇到可能預期的颱風、地震時,包括塗料、外皮與主結構體的接合點,是否會出現預期之外的破壞。」根基營造技研部主任技師黃柏智說,「風雨試驗」包括氣密性能測試、風壓測試、靜、動態水密測試、層間變位性能測試等項目,目前國內僅有三家實驗室具有TAF認證。團隊儘管歷經了兩次風雨試驗才通過,但也因為他們以積極正面的態度面對,針對設計與施工中最困難的單元進行測試,以幾近嚴苛的精神去做扎實驗證,才得以讓這個帷幕工程完美呈現。

在施工之前,技術研發部要先至實驗室驗證規劃設計與製造品質,進行所謂的「風雨試驗」。

在施工之前,技術研發部要先至實驗室驗證規劃設計與製造品質,進行所謂的「風雨試驗」。

 

撰文/陳秀麗   圖片提供/根基營造
本文出自於<居心誌 NO.14>綠之家

回應
0

Leave a reply