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摘要：隨著大規模基礎建設高峰期的結束和老建筑幕墻使用年限的到期，新建幕墻項目將逐步減少，未來會進入以改造項目為主的新階段。改造項目的大量出現是新的機遇同時也是挑戰，要求我們在保證安全為首要前提下，結合美觀性、熱工性能、環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利用，減少能源浪費和固體污染，充分利用數字化、3D掃描、裝配式等新技術，以工匠精神進行建筑的升級改造，打造精品建筑。
關鍵字：幕墻、改造、廢舊材料、數字化
1.引語
漫步在歐洲的街頭，各種各樣的老房子讓整個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、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年聯合國大廈玻璃幕墻完工至今，已經有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原因：
(1)幕墻設計使用年限和主體年限的差別
根據規范要求，幕墻設計使用年限為25年，而普通建筑結構設計使用年限為50年，特殊地標性建筑為100年。幕墻壽命遠低于建筑自身的壽命，需要在使用年限到期之后進行維護改造升級，避免安全隱患。
(2)幕墻技術的進步及規范的不斷更新
從早期的《金屬與石材幕墻工程技術規范JGJ133-2001》、《玻璃幕墻工程技術規范JGJ102-2003》到目前地方幕墻規范《上海市工程建設規范建設幕墻工程技術標準DG/TJ08-56-2019》,有大量在工程中通過實踐得出的寶貴經驗在新規范中開始實施。因為早期規范的不完善，很多隱患存在于目前的建筑中，主要列舉如下：
全隱框玻璃幕墻結構膠長期受力
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”由行業大百科提供）方式采用的鋼銷、T掛件、挑件等產生的安全隱患。
大懸挑雨棚和倒吊點（詞條“吊點”由行業大百科提供）式雨棚等產生的安全隱患。
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范引起的安全隱患。
(3)早期建筑材料（詞條“建筑材料”由行業大百科提供）的缺陷
通過對早期幕墻的檢查，發現了很多質量問題，如膠條（詞條“膠條”由行業大百科提供）硬化、密封膠失效、玻璃中空（詞條“中空”由行業大百科提供）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的時候技術還不成熟，材料性能無法滿足幕墻的物理性能及耐久性的要求。
(4)建筑節能的需要
隨著國家節能減排的逐步推進，建筑節能目標走過了30%、50%、65%，目前一些城市已經在推進75%的節能目標，幕墻熱工參數要求越來越高，北方地區玻璃配置已經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目，項目存在大量的冷橋，冬天會出現結露等情況，影響了建筑的使用。
(5)建筑外觀效果的提升需要
早期的建筑設計是手繪圖，建筑效果大多比較簡單和重復。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。隨著幕墻技術的發展，建筑表皮的表現形式越來越豐富，出現了很多新材料。借助于三維軟件，建筑立面的表達方式越來越豐富和多樣。老的建筑只有進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，激發建筑新的活力。
優雅的老建筑才有舊時代的靈魂，有些材料經過歲月的洗禮會留下時間的印記，形成獨特的建筑效果。保留這種效果，同時進行
(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，新的外墻將老墻進行包覆。
(4)在老建筑的基礎上新增加建筑，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，在中國廣袤的大地上涌現了無數的新建筑，各個新城從無到有，在一片片空地上拔地而起。以蘇州為例，繼園區之后，規劃和正在建設的新城有蘇州灣太湖新城(含吳中和吳江兩個片區)、高鐵新城、科技城、平江新城。蘇州真正意義上的老城被嚴格限制在了護城河，護城河以內是蘇州的根，護城河以外是蘇州的未來。
住在城市里的人每天都是快節奏，短暫的離開，回來后就能感受到城市新的變化，這個是好事，說明城市有活力，正在自我進化。但同時對于生活在城市的人會帶來歸屬感上的危機。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人，每個人都是客人。城市太新了，沒有了煙火氣。
這個問題已經引起了國家的注意，其中2021年8月30日，住建部發布了《住房和城鄉建設部關于在實施城市更新行動中防止大拆大建問題的通知》其中提到了“堅持應留盡留，全力保留城市記憶”“保留利用既有建筑”“保持老城格局尺度”“延續城市特色風貌”。城市只有不斷的修補才能發展出自己的特色，形成自己的文化。不拆除建筑，對建筑進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，幕墻行業會迎來新的機遇。
(2)節能減排
經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，使用的時間遠遠低于設計的50年使用年限。隨意的拆建是對資源和社會成本的浪費。建筑的改造相比拆除后的重建會大大降低能源消耗，減少產生的建筑固體垃圾，有利于社會的長期可持續發展。同時限制隨意拆建會促使社會將有限的建設人力和物力投入到項目建設中，提高建筑品質，最終形成良性循環。
5.幕墻改造應該注意的事項
(1)避免對室內的影響
有些項目要求外立面改造過程中，室內基于營業和辦公，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
因為電腦繪圖基本在本世紀初期隨著個人電腦的普及和CAD軟件的成熟開始逐步取代了手繪圖，上世紀建造的項目留存下來的基本都是手繪的藍圖。早期的手繪圖因為制圖難度的問題，圖紙數量相比現在上千張的圖紙要少的多。會存在一些部位表達不清楚的問題，這就需要對建筑進行局部拆除，用于確認一些結構的信息。
(3)復雜項目的3D掃描和空間測量定位
一些復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計的圖紙有較大的差距，這些部位需要利用3D掃描儀，結合全站儀等空間測量儀器對老建筑進行測繪，重新繪制定位圖紙，為新的建筑表皮提供更加準確的生根依據。
(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對接，在幕墻設計過程中要考慮將交接部位的板塊最后安裝。板塊加工之前先進行測量，依據測量數據進行定制加工，確保交接精度。同時在設計的時候對交接部位做法進行特殊考慮，弱化因為交接精度問題可能產生的不美觀。
(5)新幕墻表皮的生根安全
改造項目一般生根到建筑老的結構上，生根安全主要要考慮以下幾個點：
①原有結構的檢測及加固
要對原有的結構進行檢測，如混凝土的等級，鋼結構的規格及性能等。根據新的幕墻方案，將幕墻產生的反力施加到老結構上，對老結構進行校核，確保老結構能夠承受幕墻的荷載。對于不能滿足受力要求的老結構，要進行老結構的加固。
②原有埋件（詞條“埋件”由行業大百科提供）問題
對于拆除原有幕墻，安裝新的幕墻的項目，有些部位原有的埋件也可以被新的幕墻使用。老的埋件因為銹蝕及混凝土缺陷等問題，有安全隱患，且不易進行檢測。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
采用后置錨栓固定新的幕墻結構，因為錨栓是在老的混凝土結構上生根的，有不確定性，在施工之前要進行后置錨栓的拉拔試驗，確保生根安全。
④關于雨棚的生根安全
根據上海地標《建筑幕墻工程技術標準》DG/TJ 08-56-2019,18.4.7，“采用后置埋件作為雨棚固定端連接時，雨棚懸挑長度不應大于1.5m”,改造項目的雨棚安全為重中之重，生根問題要進行特殊考慮。
⑤新結構和老結構的區分
在改造過程中，有些部位會增加新的結構，在增加的結構部位能夠預埋的建議提前進行預埋，減少后補埋件的使用。
⑥新的幕墻構造對主體結構變位的吸收
應該根據改造完成的主體結構(含老結構和新增加的結構)進行整體建模分析，確定整體結構的線性數據。根據主體結構的變形數據，按照最不利的情況，對增加的幕墻構造進行分析，確保幕墻的構造尺寸能夠滿足3倍的主體結構層間位移角的要求。
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、密封膠等有機材料。這些拆換下來的材料如果直接丟棄，會對環境造成很大的污染，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品，根據不同的項目進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行切割加工。所以玻璃主要是搗碎后進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”由行業大百科提供）成粗碎及細碎，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，規范規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行二次打磨翻新，滿足25毫米的最小要求。同時因為老的石材固定方式均為T掛件，鋼銷等連接方式，拆下來的石材需要根據新的石材安裝要求進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邊加工新的槽口。
② 用于鋪路石
將石材表面進行處理后作為鋪路石使用。鋪路石板（詞條“石板”由行業大百科提供）塊不宜太大，可以講面板切割為小塊進行鋪路。
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，幾乎可以100%回收。回收的時候需要對材料進行分類，去除可能影響合金組成的材質，然后進行回爐重新生產。經過測算，利用廢棄鋁再生的能耗只有傳統鋁材生產能耗的3%~5%。
7.幕墻改造新趨勢及新技術展望
(1)新建項目系統設計對后期改造的預先考慮
早期因為幕墻系統設計及安裝技術的局限，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，不利于材料的二次利用。且拆除風險更大，要做好更多的防護工作。相信隨著技術的逐步成熟，新建項目會越來越多的考慮后期的升級改造，主要會進行以下特殊設計：
①單元幕墻玻璃面板帶附框設計
單元幕墻的玻璃面板采用附框固定，打釘的部位在室內側，方便在室內對玻璃進行單獨更換。
②石材厚度進行特殊考慮
石材厚度適當做厚，為后期表面翻新提供基礎。
③ 裝配式龍骨及全螺栓（詞條“螺栓”由行業大百科提供）連接
現場焊接會破壞材料的防銹層，增加現場的火災隱患，且在后期需要改造的時候很難拆除，只能進行分體切割，不利于材料的二次利用。后期幕墻會朝著逐步取消現場焊接的方向發展。因為受力需要必須剛性組框的構件會在工廠進行預制，其它構件會采用螺栓連接。這就需要對鋼構件的加工精度及現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計
膠條老化是老項目漏水的主要原因，開啟扇因為重復開啟，膠條和五金都是可能要更換的部件，后期設計中會出現相比目前方案更加容易更換的設計。
(2)老材料的重復利用率逐步提高
改造并不意味著建筑效果的全部改變，大部分項目會傾向于對出現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，減少固體廢物垃圾，材料的重復利用是很好的方法。這同時要求我們的新建建筑一定要做到精品化，避免廉價重復建筑，做百年建筑，為建筑的留存和老材料的重復利用提供基礎。
(3)數字化改造
目前老建筑資料不全，有些地方只有拆除后才知道結構及交接關系，不利于建筑的翻新改造。隨著數字化BIM技術的發展，BIM模型作為每個實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模型進行智能化改造。可以精準的確定哪些桿件或者面板要更換，對應的詳細的加工數據都可以自動生成，大大降低了后期建筑改造升級的難度。
(4)改造項目的小型化、精品化
經歷過基礎設施建設高峰期后，大項目會越來越少，城市建設進入維護和修補階段，大面積的拆遷已經不允許了，只能針對各個單體建筑進行改造和修復。未來幕墻造價動輒上億的項目會越來越少，大量出現的是體量小，要求高的精品化改造項目，這就需要幕墻公司的對應團隊能夠提高機動性和活力，用于適應小型化、精品化的幕墻改造項目。
(5)對住戶及路人的零干擾改造
相比目前新建項目的成片開發，未來的項目周圍均為成熟的生活工作片區，項目的施工條件會很嚴苛，要在有限的空間內，在不對周圍環境造成大的影響的前提下完成建筑的升級改造。
8.結語
相比新建建筑的自由發揮，改造建筑更像是命題作文，只能圍繞著主題進行發揮。打破束縛，讓老建筑重新變的優雅，靈魂得以傳承，是建筑改造的方向。作為幕墻設計師，我們要用不一樣的思路來對待改造項目，給予它更多包容，更多耐心，用工匠精神配合現代技術，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
