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摘要：隨著大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)高峰期的結(jié)束和老建筑幕墻使用年限的到期，新建幕墻項(xiàng)目將逐步減少，未來會進(jìn)入以改造項(xiàng)目為主的新階段。改造項(xiàng)目的大量出現(xiàn)是新的機(jī)遇同時(shí)也是挑戰(zhàn)，要求我們在保證安全為首要前提下，結(jié)合美觀性、熱工性能、環(huán)保及文化留存等因素，綜合確定改造方案。要做好老材料的重復(fù)利用，減少能源浪費(fèi)和固體污染，充分利用數(shù)字化、3D掃描、裝配式等新技術(shù)，以工匠精神進(jìn)行建筑的升級改造，打造精品建筑。
關(guān)鍵字：幕墻、改造、廢舊材料、數(shù)字化
1.引語
漫步在歐洲的街頭，各種各樣的老房子讓整個(gè)城市的歷史厚重感撲面而來。建筑作為城市的載體，起到了文化傳承的作用，老建筑能夠讓城市更真實(shí)、更有韻味。一些有幾百年歷史的老建筑也并不是一成不變，定期的維修和改造是建筑得以留存的重要原因。從1953年聯(lián)合國大廈玻璃幕墻完工至今，已經(jīng)有68年的歷史，目前有大量采用幕墻的建筑面臨著改造升級。
2.幕墻為什么需要改造升級
老建筑的幕墻需要升級改造主要基于以下幾個(gè)原因：
(1)幕墻設(shè)計(jì)使用年限和主體年限的差別
根據(jù)規(guī)范要求，幕墻設(shè)計(jì)使用年限為25年，而普通建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，特殊地標(biāo)性建筑為100年。幕墻壽命遠(yuǎn)低于建筑自身的壽命，需要在使用年限到期之后進(jìn)行維護(hù)改造升級，避免安全隱患。
(2)幕墻技術(shù)的進(jìn)步及規(guī)范的不斷更新
從早期的《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001》、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003》到目前地方幕墻規(guī)范《上海市工程建設(shè)規(guī)范建設(shè)幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)DG/TJ08-56-2019》,有大量在工程中通過實(shí)踐得出的寶貴經(jīng)驗(yàn)在新規(guī)范中開始實(shí)施。因?yàn)樵缙谝?guī)范的不完善，很多隱患存在于目前的建筑中，主要列舉如下：
全隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠長期受力
層間防火高度及防火封堵措施不完善
早期石材固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）方式采用的鋼銷、T掛件、挑件等產(chǎn)生的安全隱患。
大懸挑雨棚和倒吊點(diǎn)（詞條“吊點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）式雨棚等產(chǎn)生的安全隱患。
大裝飾條直接固定在壓板上引起的安全隱患
隔熱條受拉引起的安全隱患
后錨固件不滿足新規(guī)范引起的安全隱患。
(3)早期建筑材料（詞條“建筑材料”由行業(yè)大百科提供）的缺陷
通過對早期幕墻的檢查，發(fā)現(xiàn)了很多質(zhì)量問題，如膠條（詞條“膠條”由行業(yè)大百科提供）硬化、密封膠失效、玻璃中空（詞條“中空”由行業(yè)大百科提供）密閉失效、玻璃夾膠起泡等，這些缺陷主要是幕墻剛開始出現(xiàn)的時(shí)候技術(shù)還不成熟，材料性能無法滿足幕墻的物理性能及耐久性的要求。
(4)建筑節(jié)能的需要
隨著國家節(jié)能減排的逐步推進(jìn)，建筑節(jié)能目標(biāo)走過了30%、50%、65%，目前一些城市已經(jīng)在推進(jìn)75%的節(jié)能目標(biāo)，幕墻熱工參數(shù)要求越來越高，北方地區(qū)玻璃配置已經(jīng)大量采用雙中空配置。早期的幕墻熱工性能比較差，好的玻璃配置是中空玻璃配單銀LOW-E，一些早期比較差的配置甚至采用單片玻璃配陽光控制膜，玻璃熱工參數(shù)相比目前的雙中空及三銀LOW-E玻璃差別很大。早期的幕墻隔熱措施不到位，很多沒有采用隔熱條的項(xiàng)目，項(xiàng)目存在大量的冷橋，冬天會出現(xiàn)結(jié)露等情況，影響了建筑的使用。
(5)建筑外觀效果的提升需要
早期的建筑設(shè)計(jì)是手繪圖，建筑效果大多比較簡單和重復(fù)。建筑表皮的材料主要是玻璃、石材和鋁板，分格劃分和效果處理均比較單一。隨著幕墻技術(shù)的發(fā)展，建筑表皮的表現(xiàn)形式越來越豐富，出現(xiàn)了很多新材料。借助于三維軟件，建筑立面的表達(dá)方式越來越豐富和多樣。老的建筑只有進(jìn)行效果的提升才能更好的融入日新月異的城市中。
3.幕墻表皮改造的方式
(1)保留部分外墻，通過新老表皮材料的碰撞，激發(fā)建筑新的活力。
優(yōu)雅的老建筑才有舊時(shí)代的靈魂，有些材料經(jīng)過歲月的洗禮會留下時(shí)間的印記，形成獨(dú)特的建筑效果。保留這種效果，同時(shí)進(jìn)行
(2)拆掉所有老的外墻，全部更換為新的外墻。
(3)保留老的外墻，新的外墻將老墻進(jìn)行包覆。
(4)在老建筑的基礎(chǔ)上新增加建筑，新老建筑相互融合
4.幕墻改造的意義
(1)歷史的留存
隨著城市化的快速推進(jìn)，在中國廣袤的大地上涌現(xiàn)了無數(shù)的新建筑，各個(gè)新城從無到有，在一片片空地上拔地而起。以蘇州為例，繼園區(qū)之后，規(guī)劃和正在建設(shè)的新城有蘇州灣太湖新城(含吳中和吳江兩個(gè)片區(qū))、高鐵新城、科技城、平江新城。蘇州真正意義上的老城被嚴(yán)格限制在了護(hù)城河，護(hù)城河以內(nèi)是蘇州的根，護(hù)城河以外是蘇州的未來。
住在城市里的人每天都是快節(jié)奏，短暫的離開，回來后就能感受到城市新的變化，這個(gè)是好事，說明城市有活力，正在自我進(jìn)化。但同時(shí)對于生活在城市的人會帶來歸屬感上的危機(jī)。熟悉的地方不久之后沒有了，熟悉的朋友們各自離開了，城市不屬于任何一個(gè)人，每個(gè)人都是客人。城市太新了，沒有了煙火氣。
這個(gè)問題已經(jīng)引起了國家的注意，其中2021年8月30日，住建部發(fā)布了《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于在實(shí)施城市更新行動中防止大拆大建問題的通知》其中提到了“堅(jiān)持應(yīng)留盡留，全力保留城市記憶”“保留利用既有建筑”“保持老城格局尺度”“延續(xù)城市特色風(fēng)貌”。城市只有不斷的修補(bǔ)才能發(fā)展出自己的特色，形成自己的文化。不拆除建筑，對建筑進(jìn)行升級改造會成為以后的大趨勢，會有越來越多的建筑需要改造，作為建筑的表皮，幕墻行業(yè)會迎來新的機(jī)遇。
(2)節(jié)能減排
經(jīng)常可以看到的新聞是投入只有幾年或者十幾年的建筑被拆除了，使用的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的50年使用年限。隨意的拆建是對資源和社會成本的浪費(fèi)。建筑的改造相比拆除后的重建會大大降低能源消耗，減少產(chǎn)生的建筑固體垃圾，有利于社會的長期可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)限制隨意拆建會促使社會將有限的建設(shè)人力和物力投入到項(xiàng)目建設(shè)中，提高建筑品質(zhì)，最終形成良性循環(huán)。
5.幕墻改造應(yīng)該注意的事項(xiàng)
(1)避免對室內(nèi)的影響
有些項(xiàng)目要求外立面改造過程中，室內(nèi)基于營業(yè)和辦公，這就對幕墻改造方式提出了很高的要求。
(2)對老建筑資料的收集和確認(rèn)
因?yàn)殡娔X繪圖基本在本世紀(jì)初期隨著個(gè)人電腦的普及和CAD軟件的成熟開始逐步取代了手繪圖，上世紀(jì)建造的項(xiàng)目留存下來的基本都是手繪的藍(lán)圖。早期的手繪圖因?yàn)橹茍D難度的問題，圖紙數(shù)量相比現(xiàn)在上千張的圖紙要少的多。會存在一些部位表達(dá)不清楚的問題，這就需要對建筑進(jìn)行局部拆除，用于確認(rèn)一些結(jié)構(gòu)的信息。
(3)復(fù)雜項(xiàng)目的3D掃描和空間測量定位
一些復(fù)雜的老建筑早期的施工工藝很多依賴手工，最終建筑完成的情況可能和設(shè)計(jì)的圖紙有較大的差距，這些部位需要利用3D掃描儀，結(jié)合全站儀等空間測量儀器對老建筑進(jìn)行測繪，重新繪制定位圖紙，為新的建筑表皮提供更加準(zhǔn)確的生根依據(jù)。
(4)新老交接部位的處理
為了確保新的幕墻表皮和老的建筑表皮的精準(zhǔn)對接，在幕墻設(shè)計(jì)過程中要考慮將交接部位的板塊最后安裝。板塊加工之前先進(jìn)行測量，依據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行定制加工，確保交接精度。同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)唤硬课蛔龇ㄟM(jìn)行特殊考慮，弱化因?yàn)榻唤泳葐栴}可能產(chǎn)生的不美觀。
(5)新幕墻表皮的生根安全
改造項(xiàng)目一般生根到建筑老的結(jié)構(gòu)上，生根安全主要要考慮以下幾個(gè)點(diǎn)：
①原有結(jié)構(gòu)的檢測及加固
要對原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，如混凝土的等級，鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)格及性能等。根據(jù)新的幕墻方案，將幕墻產(chǎn)生的反力施加到老結(jié)構(gòu)上，對老結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核，確保老結(jié)構(gòu)能夠承受幕墻的荷載。對于不能滿足受力要求的老結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行老結(jié)構(gòu)的加固。
②原有埋件（詞條“埋件”由行業(yè)大百科提供）問題
對于拆除原有幕墻，安裝新的幕墻的項(xiàng)目，有些部位原有的埋件也可以被新的幕墻使用。老的埋件因?yàn)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>銹蝕及混凝土缺陷等問題，有安全隱患，且不易進(jìn)行檢測。盡量不要利用老的埋件來固定新的幕墻。
③錨栓的拉拔試驗(yàn)
采用后置錨栓固定新的幕墻結(jié)構(gòu)，因?yàn)殄^栓是在老的混凝土結(jié)構(gòu)上生根的，有不確定性，在施工之前要進(jìn)行后置錨栓的拉拔試驗(yàn)，確保生根安全。
④關(guān)于雨棚的生根安全
根據(jù)上海地標(biāo)《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ 08-56-2019,18.4.7，“采用后置埋件作為雨棚固定端連接時(shí)，雨棚懸挑長度不應(yīng)大于1.5m”,改造項(xiàng)目的雨棚安全為重中之重，生根問題要進(jìn)行特殊考慮。
⑤新結(jié)構(gòu)和老結(jié)構(gòu)的區(qū)分
在改造過程中，有些部位會增加新的結(jié)構(gòu)，在增加的結(jié)構(gòu)部位能夠預(yù)埋的建議提前進(jìn)行預(yù)埋，減少后補(bǔ)埋件的使用。
⑥新的幕墻構(gòu)造對主體結(jié)構(gòu)變位的吸收
應(yīng)該根據(jù)改造完成的主體結(jié)構(gòu)(含老結(jié)構(gòu)和新增加的結(jié)構(gòu))進(jìn)行整體建模分析，確定整體結(jié)構(gòu)的線性數(shù)據(jù)。根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的變形數(shù)據(jù)，按照最不利的情況，對增加的幕墻構(gòu)造進(jìn)行分析，確保幕墻的構(gòu)造尺寸能夠滿足3倍的主體結(jié)構(gòu)層間位移角的要求。
6.廢舊幕墻材料的回收及二次利用
幕墻材料主要包括玻璃、石材、鋁板等面板材料，鋁合金、鋼材等金屬龍骨材料，膠條、密封膠等有機(jī)材料。這些拆換下來的材料如果直接丟棄，會對環(huán)境造成很大的污染，目前這些建筑材料有以下回收及二次利用措施。
(1)玻璃
幕墻的玻璃均為定制產(chǎn)品，根據(jù)不同的項(xiàng)目進(jìn)行不同尺寸及配置的加工。且玻璃為鋼化處理，鋼化完成后無法再進(jìn)行切割加工。所以玻璃主要是搗碎后進(jìn)行原材料的回收利用。主要包括以下回收方式：
①用于制作玻璃纖維類材料，如玻璃棉、石棉瓦等
②將廢舊玻璃研磨后，作為混凝土骨料、建筑用磚等原材料使用。
③將廢舊玻璃加工（詞條“玻璃加工”由行業(yè)大百科提供）成粗碎及細(xì)碎，給玻璃制造廠，用于回爐再加工。
(2)石材
從墻面拆下來的廢舊石材主要有以下用途：
① 翻新后用于其它項(xiàng)目的立面
石材作為建筑的非透明部位面板材料，正常會劃分為均勻的分格，如600*1000等，拆下來的石材在不破損的情況下理論上可以二次利用。正常石材厚度為30毫米，規(guī)范規(guī)定光面石材的最小厚度為25毫米，毛面石材的最小厚度為28毫米。原來30毫米的石材可以對表面進(jìn)行二次打磨翻新，滿足25毫米的最小要求。同時(shí)因?yàn)槔系氖墓潭ǚ绞骄鶠門掛件，鋼銷等連接方式，拆下來的石材需要根據(jù)新的石材安裝要求進(jìn)行開槽或者開孔處理。如果要在背面開槽，需要避開原來的槽口，如果可以的話，可以將石材豎向安裝，在原來石材沒有槽口的兩個(gè)邊加工新的槽口。
② 用于鋪路石
將石材表面進(jìn)行處理后作為鋪路石使用。鋪路石板（詞條“石板”由行業(yè)大百科提供）塊不宜太大，可以講面板切割為小塊進(jìn)行鋪路。
③碾碎后使用
碾碎后的石材可以作為混凝土、人造石等材料的骨料。
(3)廢舊金屬材料
廢舊金屬材料的可回收性很強(qiáng)，幾乎可以100%回收。回收的時(shí)候需要對材料進(jìn)行分類，去除可能影響合金組成的材質(zhì)，然后進(jìn)行回爐重新生產(chǎn)。經(jīng)過測算，利用廢棄鋁再生的能耗只有傳統(tǒng)鋁材生產(chǎn)能耗的3%~5%。
7.幕墻改造新趨勢及新技術(shù)展望
(1)新建項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)對后期改造的預(yù)先考慮
早期因?yàn)槟粔ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)的局限，老建筑的幕墻很多只能采用暴力拆除，暴力拆除會造成資源的浪費(fèi)，不利于材料的二次利用。且拆除風(fēng)險(xiǎn)更大，要做好更多的防護(hù)工作。相信隨著技術(shù)的逐步成熟，新建項(xiàng)目會越來越多的考慮后期的升級改造，主要會進(jìn)行以下特殊設(shè)計(jì)：
①單元幕墻玻璃面板帶附框設(shè)計(jì)
單元幕墻的玻璃面板采用附框固定，打釘?shù)牟课辉谑覂?nèi)側(cè)，方便在室內(nèi)對玻璃進(jìn)行單獨(dú)更換。
②石材厚度進(jìn)行特殊考慮
石材厚度適當(dāng)做厚，為后期表面翻新提供基礎(chǔ)。
③ 裝配式龍骨及全螺栓（詞條“螺栓”由行業(yè)大百科提供）連接
現(xiàn)場焊接會破壞材料的防銹層，增加現(xiàn)場的火災(zāi)隱患，且在后期需要改造的時(shí)候很難拆除，只能進(jìn)行分體切割，不利于材料的二次利用。后期幕墻會朝著逐步取消現(xiàn)場焊接的方向發(fā)展。因?yàn)槭芰π枰仨?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>剛性組框的構(gòu)件會在工廠進(jìn)行預(yù)制，其它構(gòu)件會采用螺栓連接。這就需要對鋼構(gòu)件的加工精度及現(xiàn)場的安裝精度提出了很高的要求。
④ 開啟扇快拆及膠條可更換設(shè)計(jì)
膠條老化是老項(xiàng)目漏水的主要原因，開啟扇因?yàn)橹貜?fù)開啟，膠條和五金都是可能要更換的部件，后期設(shè)計(jì)中會出現(xiàn)相比目前方案更加容易更換的設(shè)計(jì)。
(2)老材料的重復(fù)利用率逐步提高
改造并不意味著建筑效果的全部改變，大部分項(xiàng)目會傾向于對出現(xiàn)的隱患的排除和表面材料的翻新。參考中國古建筑的大修，只需要更換很少一部分材料，大部分材料還是原來的材料。避免能源浪費(fèi)，減少固體廢物垃圾，材料的重復(fù)利用是很好的方法。這同時(shí)要求我們的新建建筑一定要做到精品化，避免廉價(jià)重復(fù)建筑，做百年建筑，為建筑的留存和老材料的重復(fù)利用提供基礎(chǔ)。
(3)數(shù)字化改造
目前老建筑資料不全，有些地方只有拆除后才知道結(jié)構(gòu)及交接關(guān)系，不利于建筑的翻新改造。隨著數(shù)字化BIM技術(shù)的發(fā)展，BIM模型作為每個(gè)實(shí)體建筑的虛擬建筑會保存下來。后期的改造會完全基于原有的BIM模型進(jìn)行智能化改造。可以精準(zhǔn)的確定哪些桿件或者面板要更換，對應(yīng)的詳細(xì)的加工數(shù)據(jù)都可以自動生成，大大降低了后期建筑改造升級的難度。
(4)改造項(xiàng)目的小型化、精品化
經(jīng)歷過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高峰期后，大項(xiàng)目會越來越少，城市建設(shè)進(jìn)入維護(hù)和修補(bǔ)階段，大面積的拆遷已經(jīng)不允許了，只能針對各個(gè)單體建筑進(jìn)行改造和修復(fù)。未來幕墻造價(jià)動輒上億的項(xiàng)目會越來越少，大量出現(xiàn)的是體量小，要求高的精品化改造項(xiàng)目，這就需要幕墻公司的對應(yīng)團(tuán)隊(duì)能夠提高機(jī)動性和活力，用于適應(yīng)小型化、精品化的幕墻改造項(xiàng)目。
(5)對住戶及路人的零干擾改造
相比目前新建項(xiàng)目的成片開發(fā)，未來的項(xiàng)目周圍均為成熟的生活工作片區(qū)，項(xiàng)目的施工條件會很嚴(yán)苛，要在有限的空間內(nèi)，在不對周圍環(huán)境造成大的影響的前提下完成建筑的升級改造。
8.結(jié)語
相比新建建筑的自由發(fā)揮，改造建筑更像是命題作文，只能圍繞著主題進(jìn)行發(fā)揮。打破束縛，讓老建筑重新變的優(yōu)雅，靈魂得以傳承，是建筑改造的方向。作為幕墻設(shè)計(jì)師，我們要用不一樣的思路來對待改造項(xiàng)目，給予它更多包容，更多耐心，用工匠精神配合現(xiàn)代技術(shù)，打造有靈魂的精品傳世建筑。
作者單位：蘇州金螳螂幕墻有限公司
