新時代帷幕牆 揮灑建築創意
撰文／陳秀麗
圖片提供／根基營造
走在都市叢林間，偶爾抬頭仰望天際、環視周圍的大樓建物，架構在建築物外牆的帷幕牆不再只是工整且規格化，立體造型設計變化已開始出現其間。這令人眼睛一亮的變化，正是建築技術精進的最好寫照。
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。
對此，根基營造技研部協理葉旭原指出，這股趨勢近年來已從歐美傳至亞洲、再吹進國內，許多城市為了邁向國際化，紛紛以自由曲線的設計作為建物外觀帷幕，國內除了幾個知名公共建案採用外，業界較具規模的私有建築開發案也方興未艾，形成一股建築外觀主流。然而造型愈富變化的帷幕牆，相對地在設計、製造、施工，以及後續的組裝與安裝工程就愈是挑戰，複雜度與難度也更高。
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。葉旭原表示，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，用很短的線條累積成為一直線，運用在曲面上也能發揮同樣效果。
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、六樓複合式餐飲（D棟），以及連通棒球場的空橋，即採用外牆帷幕系統設計。系統形式包括：直橫料平板玻璃帷幕系統、直橫料平鋁板帷幕系統、直橫料隔柵帷幕系統、雙曲肋板系統（雙曲鋁板、玻璃）。因為彎曲坡度的設計，從正曲轉到反曲的角度大，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。
根基營造桃園捷運A19站聯合開發案工地代協理林明忠指出，由於骨架是支圓管，因此必須扭轉成圓弧形，又因為方管的骨架無法撓折，因此必須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，而是每個扭轉的角度都是不同的扭曲面，每一片材料的弧度也都不一樣！」他說，這裡的每一塊鋁板都必須是3D曲面，以此來控制並確保每個彎曲的角度，如果製造的精度不夠，弧度就會接得不完整、彎度不順暢、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。」
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很小，但為了確保施工品質與工人安全，根基仍架設了大面積的施工架，再以大型吊掛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、隔柵三種材質，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。
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）版面所交叉的接合點無法密合的問題，因此設計圖只能以3D的方式表現，且因應角度是三軸，必須檢討出每個結點的位置與角度，才能去規劃板片的大小，以及每根系料之間的長度。光檢討這個建案，根基技研部BIM中心就用了六個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，板片與補料所使用的機器和一般傳統的直橫料不同，無法大量用機械製造，必須靠人工完成。而在施工之前，技術研發部還會去現場驗證規劃設計與製造品質，進行所謂的「風雨試驗」。
「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、動靜態水密測試、結構性能測試、安全性測試等，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，並找設計中最困難的地方進行測試，以幾近嚴苛的精神去做扎實測試，才得以讓這個帷幕工程完美呈現。
本文出自於<居心誌 NO.14>綠の家
