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摘要：建筑作为城市的组成元素，立面的复杂多变是丰富城市景观，提高城市美感的重要措施。其中虚实结合是提高建筑立面丰满度的重要手段。玻璃因为半透明的视觉效果，一直在虚实相间中承担“虚”的角色。随着近些年建筑技术的发展，“花格”因为自身镂空的效果和有别于玻璃的通透感，越来越的出现在建筑立面中。花格没有特定的效果，也不必是特定的材料，任何建筑材料都可以通过镂空处理来呈现虚的建筑效果。花格的使用需要设计师不断开拓思路，对连接构造和组合方式进行创新，为新型建筑立面效果的呈现提供更多可能。
关键词：花格、虚实、材料、构造
1.引语
整个建筑的发展史同时也是建筑材料的发展史，建筑立面材料从古代的木、瓦、砖到现代的玻璃、石材、铝板等，材料越来越多样化，材料的连接方式和能够实现的形态也越来越多。建筑表皮作为建筑的皮肤，已经从二维平面向三维立体发展，从单层表皮向多层表皮发展。原来单层表皮需要满足防水、保温等多种属性，到了多层表皮，可以将属性分解，从而产生了不需要防水及保温的表皮。花格就是装饰作用或遮阳作用的表皮。
2. 花格的历史
中国的古建筑在美学方面一直具有自己独特的属性，有很多设计元素被现代设计师追捧，花格就是其中重要的元素。相信到过故宫的游客都会被故宫的花窗所吸引，故宫不同房间的花窗纹样并不相同，不同的纹样往往代表了房间主人的不同等级。如三交六椀菱花用于太和殿，地位最高，双交四椀菱花用于景仁宫，正方格用于咸福宫，斜方格用于慈宁宫花园中的临溪亭，轱辘钱用于养心殿，万字纹用于御花园等，不同的花格纹理代表了不同的寓意。
除了类似故宫的宫殿类建筑，以苏州园林为代表的民间建筑在花窗的应用方面也有自己的特点。苏州园林的花窗形状有方形、圆形、八角形、葫芦形、如意形、菱形等，其中的纹样有海棠纹、回纹、云纹、龟背纹、冰裂纹等。漏景是苏州园林中一种常见的形式，花窗的设计使园林的风景若隐若现，能够激发人游玩探索的欲望。
3. 用于幕墙中的花格
幕墙是现代技术发展的结晶，用于幕墙中的花格不再是古代的木或者石，而是采用现代工艺加工和安装的新材料。幕墙中的花格往往并非单纯的装饰作用，建筑师会结合通风需要、遮阳需要、检修需要等，将立面功能与整体立面效果相结合，实现建筑立面效果的统一。
能够实现花格效果的材料很多，包括铝合金、不锈钢等金属材料、石材、陶砖、UHPC等。花格的加工方式包括镂刻、编织、组合等。
4. 金属类花格
金属因为其强度（词条“强度”由行业大百科提供）高，易加工的特点，相比其它材料更容易实现花格的效果，金属类花格根据材料及加工工艺，有以下类型：
4.1 金属板镂刻
金属板的加工有多种方式，对于比较简单的穿孔做法，可以采用冲孔（词条“冲孔”由行业大百科提供）来实现，冲孔是采用冲孔机进行加工，适用于孔大小一致的圆孔板。对于比较复杂或者板厚比较厚，金属板比较硬的，冲孔很难满足要求，一般采用激光切割的穿孔方式。激光切割相比冲孔，加工速度低，但加工的版面更加平整，且能够实现更加复杂的造型。
冲孔和激光切割是针对二维图案的加工方式，对于需要立体造型的镂空图案，需要采用雕刻机进行加工。为了实现更加立体的效果，采用雕刻工艺实现的镂空铝板往往采用加厚的铝板，如10mm厚铝板。
4.2 型材或钢材拼接
对于断面均相同的花格造型，可以考虑采用铝合金型材（词条“铝合金型材”由行业大百科提供）作为花格的断面，通过型材之间的拼接，实现复杂的纹理效果。
钢材相比铝合金型材，因为其强度更高，更容易焊接，更容易实现花格的效果。如尹山湖文体中心，外立面整体采用钢材进行拼接。
4.3 金属板拉伸
拉伸网是金属筛网的行业中一个品种，又称钢板网、冲剪网，是使用金属板经冲剪、拉伸而成的具有菱形或方形孔眼的板状网。金属拉伸网由钢板、铝板、不锈钢板（词条“不锈钢板”由行业大百科提供）等制成，具有许多优点和特点，使其成为一种可行的建筑材料。冲压网的孔洞大小、图案，可以根据需要进行加工设计
金属拉伸网以金属薄板为原料经过机械切缝、拉伸、压平等工序而成。其中数控冲床是比较常见的冲剪方式。
4.4 金属线编织
以金属丝材、线材（词条“线材”由行业大百科提供）等通过机器编织而成的金属编织网、金属网帘。金属线的编织方式很多，基础原理为将经线和纬线相互交错或勾连，通过穿插、缠绕、打结等方法组织起来。以基础原理为基础，可以发展出很多编织方式，同时也会形成不同的编织效果。
4.5 风铃幕墙
风铃幕墙是将金属片通过不锈钢拉索串联起来，让金属片在空中随风飘舞。风铃的飘动有两种方式，水平方向飘动和绕着竖向轴旋转。为了突出风铃的效果，往往选用亮面金属，如亮面不锈钢、阳极氧化铝板、铜板等。风铃之间可以相互搭接，也可以间距布置。风铃片的形状有矩形、菱形、圆形等。风铃幕墙有很大的可玩性，材质、形状、连接方式、布置方式等均可以进行定制化设计。
4.6 组合式花格
苏州艺术中心外立面为典型的组合式花格幕墙，通过将特定形状的铝板片组合起来，会形成具有立体空间效果的金属花格效果。该效果的实现看似复杂，实际是通过特定的模块进行组合，加工和安装相对简单。
5. 石材花格
在石材幕墙中，为了实现特定的装饰效果或对通风口等部位进行隐藏，会通过设计镂空的石材效果实现美观性及通风需求。如在观音圣坛项目中，连廊顶部设置了镂空石材效果。镂空石材是石雕工艺的一种，具有悠久的历史。根据镂空效果大小的不同，有在石材本身进行镂空雕刻及通过不同石材的拼接组合实现大的镂空效果两种方式。
5.1石材的镂空雕刻
石材作为具有悠久历史的建筑材料，很早就被应用在了建筑中，为了实现建筑中的虚实结合或与园林风景等的结合，石材很早就有镂空雕刻的传统。石雕工艺是极具艺术性的工艺，是有别于绘画的立体三维工艺，具体到镂空雕刻，也并不是简单的凿除一部分石材，而是将艺术创作融入到雕刻技艺，实现立体空间效果的艺术表现形式。
5.2组合式石材镂空效果
组合式石材镂空效果是通过不同的石材板块拼接出建筑立面的镂空效果，相比石雕工艺，组合式石材能够实现整个立面尺度上的镂空效果。组合式石材因为是通过石材板块的拼接实现的，能够实现的镂空效果相比镂空石雕工艺会更加简单。如四川大剧院外立面石材采用黄金麻石材加工组合而成，模拟篆体字的效果，每个字的尺寸在1590*1590，石材厚度为50mm，单个字的重量为350公斤。
北京电力科技馆采用了类似的表现形式，在石材面上形成了大小、位置各异的镂空效果。
镂空石材图案比较随意，为了保证竖向龙骨（词条“龙骨”由行业大百科提供）的贯通，需对镂空图案排版进行调整，避免竖向龙骨外露。为了保证原有镂空图案的无序性和建筑设计意图，幕墙横梁采用分段设计，配合L形托板与背栓（词条“背栓”由行业大百科提供）进行结合。
6. UHPC花格
UHPC(超高性能混凝土)是一种具有超高强度、超强耐久性（词条“耐久性”由行业大百科提供）、孔隙率低、耐侵蚀性强的特殊混凝土，UHPC基体的超高强度通过配方不同比例加入耐碱玻璃纤维、聚乙烯醇纤维（词条“纤维”由行业大百科提供）、钢纤维进一步得到增强和增韧性能，它几乎可以做出任意造型，从平面到镂空再到曲面等各种异形均可制作。
基于UHPC的超强特性，在镂空效果的实现方面具有更大的优势。UHPC材料因为其超高强度的属性，可以取消龙骨，让UHPC材料自身受力，对于需要内外均可视的镂空效果更加有利。如深业上城A区外走廊采用了UHPC材料作为格栅，格栅充分利用了UHPC的材料特性，整体造型为“拧麻花”样式，内外均可视，营造了不一样的视觉效果。UHPC格栅采用单元化设计，每个单元尺寸为2833*1640mm，共2300个单元，超一万平米。格栅单元在工厂进行加工，现场通过螺栓连接到T型钢上。
有别于深业上城的格栅效果，上音歌剧院外立面也采用了UHPC来实现，其效果模拟了砖砌的镂空图案。光线通过镂空墙面与玻璃幕墙在室内产生透明与不透明的过渡，营造出不同的空间效果。 这种镂空的手法也是中国传统建筑元素“窗棂”的体现，虚实对比使立面更为丰富，旁边的两个立面上，UHPC挂板像舞台幕布一样打开，既和歌剧厅的建筑性质相呼应，又给大家带来无限遐想，吸引公众探索幕后的室内空间。
悦·艺术馆，整个项目以UHPC板和高反射镀膜玻璃作为主材料，二层以上，建筑师以UHPC镂空板作为二次立面，为室内空间望向罐体的视线增添一层触媒，令观看的动作更丰富且更具生趣。
7. 陶砖
砖最早作为砌墙的主要材料，素有秦砖汉瓦的说法。真正砖的起源远远早于秦朝，早在5000年前的仰韶文化蓝田新街遗址就发现了中国最早的砖。陶砖是一种采用优质黏土和紫砂陶土及其他原料配比后，经过高温烧制而成的建筑材料。与传统的陶土砖相比，陶砖在质感、色泽、实用性等方面有所改进，具有更细腻的质感、更稳定的色泽、更优美的线条和更强的实用性。陶砖能够耐受极端的温度变化，包括耐高温和抗严寒，同时具有良好的耐腐蚀性和抗冲刷性，这些特性使得陶砖在建筑装饰（词条“建筑装饰”由行业大百科提供）中非常受欢迎。陶砖做法存在穿钢筋拉杆、干挂、嵌挂、PC反打做法、拉索吊挂等。
无锡锡宝行的外部形象结合现代材料与(传统)建造工艺，选择粉白空斗砖墙的砌筑肌理。围护体系采用双层表皮，外侧白陶砖镂空墙参考江南空斗墙的技艺，采用宜兴现代工艺制成的灰白色陶砖，采用干挂体系叠挂。一、二、三层采用三种不同密度的镂空比例，以满足由下至上各层空间由于不同功能的带来的开敞性要求。立面肌理变化丰富，为室内营造多层次的光影变化。
上海老船厂采用直径8mm的不锈钢索将陶砖进行吊挂，形成了镂空的陶砖立面效果。
8. 花格幕墙的技术难点
花格幕墙以镂空为其主要特点，通常花格幕墙作为双层幕墙表皮的外层幕墙出现，内外均可视，主要技术难点如下：
8.1 美观性的保证
花格幕墙因为其内外均可视的特性，对美观性要求很高。传统的非透明幕墙主要表皮关系为幕墙面板+幕墙龙骨+内侧墙体，只有外侧幕墙可视，龙骨及连接构件隐藏于幕墙表皮与内侧墙体之间，不可视，其系统构造更加容易实现。花格幕墙因为其内外侧均可视，则要求幕墙构造需作为可视构造做法进行考虑。
8.2幕墙系统的定制化设计
镂空幕墙系统往往需要进行定制化设计。镂空幕墙系统往往作为项目的点睛之笔出现，是整个建筑表皮设计的灵魂，表皮构造需要贴合建筑师的设计理念，综合考虑外饰效果、内饰效果、灯光效果等多种效果，结合建筑材料的特性，进行创造性设计。如上海老船厂陶砖幕墙参考了拉索玻璃幕墙的做法体系，利用不锈钢拉索来吊挂陶砖。
8.3防水设计
镂空幕墙本身通常没有防水需求，镂空幕墙通常作为建筑表皮的一部分，与非镂空幕墙相互结合，实现建筑表皮虚实结合的设计理念。非镂空幕墙有防水功能，镂空幕墙没有防水功能，两者相互结合的部位是项目的重点和难点，需要用防水线的设计理念，确保整体防水的连续性。
8.4构造安全性
镂空部位通常受力比较复杂，从风荷载考虑，镂空部位通常幕墙内外均受到风荷载的影响，风荷载的体型系数通常难于按照荷载规范进行取值。从构造上讲，为了保证镂空幕墙内外的效果，龙骨布置及幕墙面板连接方式会受到很大的限制，通常会以美观性没前提的基础上进行幕墙体系的设计，该体系相比传统幕墙系统，因为没有大规模使用，其可靠性（词条“可靠性”由行业大百科提供）更低。
镂空幕墙作为双层幕墙表皮的外层幕墙，其生根通常通过悬挑进行连接，有些部位悬挑具体很大，考虑到镂空幕墙的自重及风荷载的影响，可能对内侧的幕墙龙骨或者主体结构产生较大的反力。
8.5材料自身的削弱
很多镂空效果的实现是靠将原本是面层的材料进行雕刻或者切割等加工措施来实现的。雕刻或者切割会削弱材料自身的强度，不同的雕刻图案其最玻璃的点是不同的，有的时候需要进行整体建模计算才能确定最不利的位置，对幕墙设计及计算提出了很高的要求，容易因为疏漏产生安全隐患。
9. 未来花格幕墙技术展望
花格幕墙的产生有着悠久的历史，是建筑技术发展的必然产物，随着建筑技术的不断进步，花格幕墙也会随之进步。
9.1 新型镂空材料及技术的出现
新材料的出现受到人类整体科技的影响，很多技术是跨行业的，新技术会因为成本的降低下沉到新的行业，碰撞出不同的火花。如以3D打印技术为例，3D打印适合立体复杂造型的产品的实现，镂空幕墙本身就是立体复杂的立面造型。受限于目前材料的加工技术，很多建筑师的设计构想会因为技术或者成本原因而无法实现。如果3D打印技术最终成熟到技术和成本均可以接收，势必会产生更多的新型镂空材料。
9.2 与光伏技术的结合
目前的光伏建筑一体化，主要是将光伏材料替代传统的铝板、石材等非透明材料，因为光伏技术的限制，目前还没有应用在穿孔板或者镂空雕刻板上的技术。相信在将来会出现更加灵活的光伏技术产品。
9.3 智能花格体系
作为智能建筑（词条“智能建筑”由行业大百科提供）未来发展的一部分，花格幕墙作为建筑具有装饰或者遮阳作用的建筑表皮，未来也会随着智能建筑的发展逐步向智能化方向发展。
如果将建筑比喻为一个有生命的人，花格幕墙作为这个人的衣服或者装饰，花格本身应该具备适应建筑需求而进行自我调整的能力。如根据不同季节的不同进行形态的变化用于控制阳光的进入、控制通风的大小等。同时可以通过形态变化，改变外立面效果。
10. 结语
建筑花格作为建筑表皮的重要表现形式，对于丰富建筑立面效果有着重要的作用。建筑花格的实现需要综合考虑材料品种、加工工艺、系统构造、安装措施、维护等多种因素。需要从建筑方案阶段开始进行考虑，方案建筑师、结构师、幕墙设计师等各方合作，共同确保建筑花格完美效果的实现。
作者单位：上海市建筑装饰工程集团有限公司
华东建筑设计研究院有限公司
