建筑幕墻的發(fā)展過程及趨勢(shì)
一、至今為止的第一代至第三代幕墻
1850~1950年的第一代“準(zhǔn)幕墻”具有現(xiàn)代幕墻的雛形，它往往將幕墻板材直接固定在豎框（立柱）上而無橫梁過渡。由于材料和工藝的原因，滲水問題未很好解決，噪聲和保溫問題也較多。
1950~1980年的第二代幕墻已經(jīng)采用壓力平衡手段來解決明框幕墻的滲水問題，并設(shè)立了內(nèi)排水系統(tǒng)和滲水排出孔道。開始大量應(yīng)用反射玻璃和低輻射（LE）玻璃，提高了其保溫性能。單元式幕墻的開始應(yīng)用，提高了工廠化程度，減少了現(xiàn)場作業(yè)量。
壓力平衡系統(tǒng)是基于一個(gè)簡單的物理原理，即在壓力平衡的條件下，因水比空氣重而下落。水滲入建筑物必須有三個(gè)條件：有水，有孔和有壓差。只要消除其中一個(gè)條件，滲漏就不會(huì)發(fā)生。消除第一個(gè)條件是不可能的；消除第二個(gè)條件，因受密封材料的壽命與性能的影響，這也是困難的；只有消除第三個(gè)條件。壓力平衡原理通常被稱作“雨幕”（RainScreen）或開放節(jié)點(diǎn)（OpenJoint）?！皦毫ζ胶狻钡脑砜捎糜谒蓄A(yù)制節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)可以是金屬、水泥、石材。
該原理是簡單有效的：可消除外節(jié)點(diǎn)周圍的壓差，內(nèi)節(jié)點(diǎn)就不會(huì)接觸到水，這樣，即使密封處有小縫也不會(huì)進(jìn)水，只有在風(fēng)天時(shí)會(huì)少量漏風(fēng)。采用壓力平衡原理（雨幕）使幕墻結(jié)構(gòu)跨入了一個(gè)新時(shí)代。采用這一概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求相當(dāng)精確，并要求在使用前在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)。
第三代幕墻（成熟的一代）大約開始于1985年，直至今天。其特點(diǎn)為技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用的多樣化。第三代幕墻的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在：
―――結(jié)構(gòu)密封材料的應(yīng)用更為廣泛。趨勢(shì)是向結(jié)構(gòu)幕墻發(fā)展，即通過特殊的硅酮膠將玻璃板與框架粘結(jié)在一起。正在開發(fā)中的新技術(shù)用硅酮膠粘結(jié)玻璃板或避光板，并具有高氣密性與水密性以及的保溫、隔噪聲和結(jié)構(gòu)性能。
―――輕質(zhì)組合板的施工使用結(jié)構(gòu)膠，提高了板的平整度和保溫性能，使其優(yōu)于傳統(tǒng)的夾心板。
―――發(fā)明工廠預(yù)制板式拼裝體系，并使用壓力平衡系統(tǒng)，確保了水密性，而且不再單純依賴于密封材料。
―――不透光但能換氣的窗間墻板在冬天具有較高的保溫系數(shù)；在夏天，由于墻的外側(cè)中間有自然風(fēng)（換氣的立面墻ventilatedfaçade）并改善了夏天的使用性能。
―――可視的外表面。
為提高保溫、隔聲、防太陽輻射能、調(diào)節(jié)光的傳播、改善色度與美學(xué)特性以及遮陽等性能，在玻璃預(yù)制方面有許多技術(shù)發(fā)明。與此同時(shí)，根據(jù)建筑師的要求，幕墻的制造商開發(fā)了幾種固定的或可活動(dòng)的遮陽方案，因其為外露式，維修和保潔費(fèi)用將是昂貴的。
為改善幕墻的隔熱性能并減少冷橋的影響采用了幾種方法：
―――用密封襯墊或塑料等材料遮擋尖角等部位（這是第一步）：
―――從內(nèi)部遮擋尖角部位（支撐結(jié)構(gòu)在外側(cè)）；
―――從外部遮擋尖角部位（支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)側(cè)）；
―――采用絕熱鋁型材；
―――避免金屬結(jié)構(gòu)露明或伸出，從而避免銹蝕。
這最后一項(xiàng)技術(shù)改善了隔聲效果并將腐蝕減少到零，因?yàn)槌兄亟Y(jié)構(gòu)都在內(nèi)部。
總之，我們所處的第三代幕墻時(shí)期的特點(diǎn)是，完全由工廠制作完成幕墻板，經(jīng)檢驗(yàn)后作為成品運(yùn)至現(xiàn)場。在這一時(shí)期，我們看到了越來越多的工程采用花崗石、多孔陶質(zhì)玻璃組合板等新材料，以及采用一些新方法，如采用鋼索桁架支承玻璃立面結(jié)構(gòu)或玻璃豎框結(jié)構(gòu)等。這種方法允許建筑物的內(nèi)外完全透明。
二、正在發(fā)展中的第四代幕墻―――主動(dòng)墻（Activewalls）
當(dāng)今幕墻的創(chuàng)新技術(shù)即是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（幕墻）的第四代。將第三代的先時(shí)技術(shù)，諸如工業(yè)化的板式拼裝體系，氣密和水密的壓力平衡系統(tǒng)，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件（結(jié)構(gòu)硅酮膠、復(fù)合材料和鋼絲繩等）與一系列新的技術(shù)概念相結(jié)合，為用戶、建筑師和開發(fā)商在舒適度、性能、維修和美觀等方面提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。有些技術(shù)已經(jīng)在示范建筑中得到了應(yīng)用，有些還正在開發(fā)之中。
1、主動(dòng)氣墻－被動(dòng)保溫（activeairwall-thermalypassive）
預(yù)制幕墻的外層利用雙層玻璃形成溫室效應(yīng)，夏天，將暖風(fēng)送至頂部并通過空氣總管加熱建筑用水；冬天，利用室內(nèi)空間形成的溫室效應(yīng)，并通過一個(gè)裝置把暖空氣送入室內(nèi)。
2、主動(dòng)墻－被動(dòng)保溫液體（activewall-thermalypassivefluids）
預(yù)制幕墻外層利用豎框或橫梁的管腔作為水或其他液體的通道。太陽輻射熱通過玻璃積累在墻體或?qū)嵭陌逯?，用來加熱盥洗用水或建筑采暖用水。在夏季，這些在幕墻中循環(huán)的冷水可為室內(nèi)空間供冷?！ ?BR> 3、熱能與儲(chǔ)能飛輪（thermicandflywheelaccumulation）
利用上述技術(shù)和設(shè)備將暖空氣或熱空氣送入樓板的管或槽中；在夏天或好天，可將熱能積累在保溫良好的罐（池）中，以備冬天或冷天之需。
4、綠色主動(dòng)墻或生態(tài)主動(dòng)墻（greenactivewallorecologicalactivewall）
將植物或花植于預(yù)制幕墻的雙層玻璃之間，使其與陽光一起作為能量生成裝置（光合作用）和濕度平衡裝置。
5、光電主動(dòng)墻（photocellactivewall）
預(yù)制幕墻通過墻上太陽能電池產(chǎn)生能量。這些太陽能電池安裝在墻體中。實(shí)體視窗（solidvision）或天窗用以采集陽光和太陽能，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備所需的電能，也可通過蓄電池儲(chǔ)蓄以備晚上或陰天使用，必要時(shí)也可以和市電聯(lián)網(wǎng)。
6、幕墻的特殊裝置（specialdevicesappliedtocurtainwall）
特種活動(dòng)遮陽板（specialmovablesunshading）:此板安裝在反射玻璃上，能將多余的太陽輻射熱反射出去，或在陰天或冬天將陽光（或輻射熱）送入室內(nèi)。
特制自然通風(fēng)密封格柵窗（specialconcealedgrillfornaturalventilation）:通過易于操作的活動(dòng)葉片，使外界空氣以自然對(duì)流的方式進(jìn)入室內(nèi)或進(jìn)入板式幕墻的窗間墻部分。該裝置可用在幕墻上代替自然通風(fēng)的窗戶；該項(xiàng)技術(shù)已用于巴塞羅那的奧林匹克大廈（OlimpicTower）.
7、強(qiáng)制通風(fēng)主動(dòng)墻（forcedventilatedactivewall）
（1）兩個(gè)相互隔離的玻璃窗（twoseparatedglassframes）:通過兩個(gè)相互隔離的玻璃窗形成室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)并可把污濁空氣排至室外。排出空氣中的能量有可能被回收利用?？諝飧綦x層可形成保溫層并能使玻璃內(nèi)表面溫度接近室內(nèi)的溫度。這樣就可改善保溫性能并將輻射熱反射出去，因些，可不必采用任何周邊加熱或制冷系統(tǒng)，而且還能使所有周邊空間得到限度的利用。
（2）緊湊型主動(dòng)墻（強(qiáng)制性通風(fēng)和集能系統(tǒng)）[compactactivewall(forcedairandcollec-tion)]:該體系與上述體系一樣，但完全獨(dú)立于中央通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)；風(fēng)扇和有關(guān)裝置均暗裝于緊湊的幕墻板系統(tǒng)中。
三．第四紀(jì)幕墻體系――面向3000年
第四紀(jì)（Quaternario）是一個(gè)意大利語中的拉丁語詞，用以描述現(xiàn)代建筑技術(shù)的新發(fā)明和新哲學(xué)的詞匯?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)可以按結(jié)構(gòu)部件的使用壽命為三個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)：
―――結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（structuralsystem）(基礎(chǔ)、柱子、樓板、樓梯、屋面等)屬長期壽命系統(tǒng)；
―――組件系統(tǒng)（componentssystem）（幕墻、內(nèi)隔墻、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、服務(wù)井道、吊頂、設(shè)備層等）屬中期壽命系統(tǒng)（其中還可分為，長期：支撐結(jié)構(gòu)等，板與玻璃等，短期：管道與電纜等）
―――建筑服務(wù)系統(tǒng)(buildingservicessystem)（電纜，視、聽通訊，水處理廠、通風(fēng)和空調(diào)、火災(zāi)報(bào)警等）屬短期壽命系統(tǒng)。
根據(jù)這一指導(dǎo)思想，在開始設(shè)計(jì)時(shí)，就考慮建筑材料的不同使用壽命和相應(yīng)在的施工方法，以便在構(gòu)件壞損時(shí)能及時(shí)地更換，或當(dāng)要改變建筑外觀及風(fēng)格時(shí)，也能輕而易舉地進(jìn)行改造。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，這一方法更方便，更具靈活性，還可延長建筑物的使用壽命。
一、至今為止的第一代至第三代幕墻
1850~1950年的第一代“準(zhǔn)幕墻”具有現(xiàn)代幕墻的雛形，它往往將幕墻板材直接固定在豎框（立柱）上而無橫梁過渡。由于材料和工藝的原因，滲水問題未很好解決，噪聲和保溫問題也較多。
1950~1980年的第二代幕墻已經(jīng)采用壓力平衡手段來解決明框幕墻的滲水問題，并設(shè)立了內(nèi)排水系統(tǒng)和滲水排出孔道。開始大量應(yīng)用反射玻璃和低輻射（LE）玻璃，提高了其保溫性能。單元式幕墻的開始應(yīng)用，提高了工廠化程度，減少了現(xiàn)場作業(yè)量。
壓力平衡系統(tǒng)是基于一個(gè)簡單的物理原理，即在壓力平衡的條件下，因水比空氣重而下落。水滲入建筑物必須有三個(gè)條件：有水，有孔和有壓差。只要消除其中一個(gè)條件，滲漏就不會(huì)發(fā)生。消除第一個(gè)條件是不可能的；消除第二個(gè)條件，因受密封材料的壽命與性能的影響，這也是困難的；只有消除第三個(gè)條件。壓力平衡原理通常被稱作“雨幕”（RainScreen）或開放節(jié)點(diǎn)（OpenJoint）?！皦毫ζ胶狻钡脑砜捎糜谒蓄A(yù)制節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)可以是金屬、水泥、石材。
該原理是簡單有效的：可消除外節(jié)點(diǎn)周圍的壓差，內(nèi)節(jié)點(diǎn)就不會(huì)接觸到水，這樣，即使密封處有小縫也不會(huì)進(jìn)水，只有在風(fēng)天時(shí)會(huì)少量漏風(fēng)。采用壓力平衡原理（雨幕）使幕墻結(jié)構(gòu)跨入了一個(gè)新時(shí)代。采用這一概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求相當(dāng)精確，并要求在使用前在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)。
第三代幕墻（成熟的一代）大約開始于1985年，直至今天。其特點(diǎn)為技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用的多樣化。第三代幕墻的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在：
―――結(jié)構(gòu)密封材料的應(yīng)用更為廣泛。趨勢(shì)是向結(jié)構(gòu)幕墻發(fā)展，即通過特殊的硅酮膠將玻璃板與框架粘結(jié)在一起。正在開發(fā)中的新技術(shù)用硅酮膠粘結(jié)玻璃板或避光板，并具有高氣密性與水密性以及的保溫、隔噪聲和結(jié)構(gòu)性能。
―――輕質(zhì)組合板的施工使用結(jié)構(gòu)膠，提高了板的平整度和保溫性能，使其優(yōu)于傳統(tǒng)的夾心板。
―――發(fā)明工廠預(yù)制板式拼裝體系，并使用壓力平衡系統(tǒng)，確保了水密性，而且不再單純依賴于密封材料。
―――不透光但能換氣的窗間墻板在冬天具有較高的保溫系數(shù)；在夏天，由于墻的外側(cè)中間有自然風(fēng)（換氣的立面墻ventilatedfaçade）并改善了夏天的使用性能。
―――可視的外表面。
為提高保溫、隔聲、防太陽輻射能、調(diào)節(jié)光的傳播、改善色度與美學(xué)特性以及遮陽等性能，在玻璃預(yù)制方面有許多技術(shù)發(fā)明。與此同時(shí)，根據(jù)建筑師的要求，幕墻的制造商開發(fā)了幾種固定的或可活動(dòng)的遮陽方案，因其為外露式，維修和保潔費(fèi)用將是昂貴的。
為改善幕墻的隔熱性能并減少冷橋的影響采用了幾種方法：
―――用密封襯墊或塑料等材料遮擋尖角等部位（這是第一步）：
―――從內(nèi)部遮擋尖角部位（支撐結(jié)構(gòu)在外側(cè)）；
―――從外部遮擋尖角部位（支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)側(cè)）；
―――采用絕熱鋁型材；
―――避免金屬結(jié)構(gòu)露明或伸出，從而避免銹蝕。
這最后一項(xiàng)技術(shù)改善了隔聲效果并將腐蝕減少到零，因?yàn)槌兄亟Y(jié)構(gòu)都在內(nèi)部。
總之，我們所處的第三代幕墻時(shí)期的特點(diǎn)是，完全由工廠制作完成幕墻板，經(jīng)檢驗(yàn)后作為成品運(yùn)至現(xiàn)場。在這一時(shí)期，我們看到了越來越多的工程采用花崗石、多孔陶質(zhì)玻璃組合板等新材料，以及采用一些新方法，如采用鋼索桁架支承玻璃立面結(jié)構(gòu)或玻璃豎框結(jié)構(gòu)等。這種方法允許建筑物的內(nèi)外完全透明。
二、正在發(fā)展中的第四代幕墻―――主動(dòng)墻（Activewalls）
當(dāng)今幕墻的創(chuàng)新技術(shù)即是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（幕墻）的第四代。將第三代的先時(shí)技術(shù)，諸如工業(yè)化的板式拼裝體系，氣密和水密的壓力平衡系統(tǒng)，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件（結(jié)構(gòu)硅酮膠、復(fù)合材料和鋼絲繩等）與一系列新的技術(shù)概念相結(jié)合，為用戶、建筑師和開發(fā)商在舒適度、性能、維修和美觀等方面提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。有些技術(shù)已經(jīng)在示范建筑中得到了應(yīng)用，有些還正在開發(fā)之中。
1、主動(dòng)氣墻－被動(dòng)保溫（activeairwall-thermalypassive）
預(yù)制幕墻的外層利用雙層玻璃形成溫室效應(yīng)，夏天，將暖風(fēng)送至頂部并通過空氣總管加熱建筑用水；冬天，利用室內(nèi)空間形成的溫室效應(yīng)，并通過一個(gè)裝置把暖空氣送入室內(nèi)。
2、主動(dòng)墻－被動(dòng)保溫液體（activewall-thermalypassivefluids）
預(yù)制幕墻外層利用豎框或橫梁的管腔作為水或其他液體的通道。太陽輻射熱通過玻璃積累在墻體或?qū)嵭陌逯?，用來加熱盥洗用水或建筑采暖用水。在夏季，這些在幕墻中循環(huán)的冷水可為室內(nèi)空間供冷?！ ?BR> 3、熱能與儲(chǔ)能飛輪（thermicandflywheelaccumulation）
利用上述技術(shù)和設(shè)備將暖空氣或熱空氣送入樓板的管或槽中；在夏天或好天，可將熱能積累在保溫良好的罐（池）中，以備冬天或冷天之需。
4、綠色主動(dòng)墻或生態(tài)主動(dòng)墻（greenactivewallorecologicalactivewall）
將植物或花植于預(yù)制幕墻的雙層玻璃之間，使其與陽光一起作為能量生成裝置（光合作用）和濕度平衡裝置。
5、光電主動(dòng)墻（photocellactivewall）
預(yù)制幕墻通過墻上太陽能電池產(chǎn)生能量。這些太陽能電池安裝在墻體中。實(shí)體視窗（solidvision）或天窗用以采集陽光和太陽能，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備所需的電能，也可通過蓄電池儲(chǔ)蓄以備晚上或陰天使用，必要時(shí)也可以和市電聯(lián)網(wǎng)。
6、幕墻的特殊裝置（specialdevicesappliedtocurtainwall）
特種活動(dòng)遮陽板（specialmovablesunshading）:此板安裝在反射玻璃上，能將多余的太陽輻射熱反射出去，或在陰天或冬天將陽光（或輻射熱）送入室內(nèi)。
特制自然通風(fēng)密封格柵窗（specialconcealedgrillfornaturalventilation）:通過易于操作的活動(dòng)葉片，使外界空氣以自然對(duì)流的方式進(jìn)入室內(nèi)或進(jìn)入板式幕墻的窗間墻部分。該裝置可用在幕墻上代替自然通風(fēng)的窗戶；該項(xiàng)技術(shù)已用于巴塞羅那的奧林匹克大廈（OlimpicTower）.
7、強(qiáng)制通風(fēng)主動(dòng)墻（forcedventilatedactivewall）
（1）兩個(gè)相互隔離的玻璃窗（twoseparatedglassframes）:通過兩個(gè)相互隔離的玻璃窗形成室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)并可把污濁空氣排至室外。排出空氣中的能量有可能被回收利用?？諝飧綦x層可形成保溫層并能使玻璃內(nèi)表面溫度接近室內(nèi)的溫度。這樣就可改善保溫性能并將輻射熱反射出去，因些，可不必采用任何周邊加熱或制冷系統(tǒng)，而且還能使所有周邊空間得到限度的利用。
（2）緊湊型主動(dòng)墻（強(qiáng)制性通風(fēng)和集能系統(tǒng)）[compactactivewall(forcedairandcollec-tion)]:該體系與上述體系一樣，但完全獨(dú)立于中央通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)；風(fēng)扇和有關(guān)裝置均暗裝于緊湊的幕墻板系統(tǒng)中。
三．第四紀(jì)幕墻體系――面向3000年
第四紀(jì)（Quaternario）是一個(gè)意大利語中的拉丁語詞，用以描述現(xiàn)代建筑技術(shù)的新發(fā)明和新哲學(xué)的詞匯?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)可以按結(jié)構(gòu)部件的使用壽命為三個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)：
―――結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（structuralsystem）(基礎(chǔ)、柱子、樓板、樓梯、屋面等)屬長期壽命系統(tǒng)；
―――組件系統(tǒng)（componentssystem）（幕墻、內(nèi)隔墻、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、服務(wù)井道、吊頂、設(shè)備層等）屬中期壽命系統(tǒng)（其中還可分為，長期：支撐結(jié)構(gòu)等，板與玻璃等，短期：管道與電纜等）
―――建筑服務(wù)系統(tǒng)(buildingservicessystem)（電纜，視、聽通訊，水處理廠、通風(fēng)和空調(diào)、火災(zāi)報(bào)警等）屬短期壽命系統(tǒng)。
根據(jù)這一指導(dǎo)思想，在開始設(shè)計(jì)時(shí)，就考慮建筑材料的不同使用壽命和相應(yīng)在的施工方法，以便在構(gòu)件壞損時(shí)能及時(shí)地更換，或當(dāng)要改變建筑外觀及風(fēng)格時(shí)，也能輕而易舉地進(jìn)行改造。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，這一方法更方便，更具靈活性，還可延長建筑物的使用壽命。