2014-5-17-席时葭-超高幕墙技术瓶颈.ppt

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1、浅析中国超高层建筑发展态势 与玻璃幕墙技术瓶颈,席时葭,2014.5.17郑州,席时葭教授简介,国务院有突出贡献 专 家 全国建筑幕墙标准化技术委员会 委 员 中国建筑装饰协会 资深设计师 东 华 大 学（幕墙工程及机械） 教 授,作为中国超高层建筑幕墙资深专家主要简历,上海环球金融中心-监理高级顾问 （101层.492米.曾是世界最高明框单元式玻璃幕墙） 广州国际金融中心-幕墙首席专家 （104层.440.2米.世界最高单元式隐框玻璃幕墙） 深圳京基-壹佰国际金融中心-首席幕墙顾问 （100层.460米，世界最高“双曲不共面”玻璃幕墙） 广州广晟国际大厦-首席幕墙专家 （70层.360米，世

2、界最高开放式石材幕墙及玻璃幕墙） 深圳T3航站楼-幕墙首席顾问 （45万平方米蜂窝状金属屋面及采光顶） 重庆重庆环球金融中心-幕墙首席专家 （西南第一高楼）,目 录,中 国 超 高 层 建 筑 的 发 展 态 势,玻 璃 幕 墙 是 超 高 建 筑 唯 一 选 择,玻 璃 幕 墙 的 发 展 技 术 瓶 颈,中 国 超 高 层 建 筑 的 发 展 态 势,什么是超高层建筑？即超高层建筑起点高度界定。 有三个版本： 安波利斯标准委员会（Emporis Standards Committee）认定：摩天大楼（Skyscraper）至少100m（330英尺）； 中国国家标准民用建筑设计通则GB503

3、52-2005，将建筑高度在100m以上的民用建筑称为超高层建筑； 世界高楼联盟（World Federation of Great Towers）认为： 摩天大楼（Supertall）起点高度为152m（500英尺）； 高层建筑暨都市集居委员会（CTBUH）认为： 300m（984英尺）以上的为摩天大楼（Supertall）。,在全球范围内，超高层建筑的发源地为美国芝加哥和纽约。分别为1885年竣工的美国芝加哥房屋保险大楼12层55m；1958年建成的纽约西格兰姆大楼38层，157m，是世界上第一栋采用玻璃幕墙的大厦。 而蓬勃发展是在美国的纽约，上世纪的30年代，如： 1930年竣工的纽约川

4、普大楼283m; 1930年竣工的纽约克莱斯勒大楼319m； 1931年竣工的纽约帝国大厦381m；,超 高 层 建 筑 在 中 国 的 发 展 态 势,截止2014年3月，统计资料显示： 1、150m以上超高层建筑为 超1000栋 2、200m以上超高层建筑为 733栋 3、400m以上超高层建筑为 71栋 4、600m以上超高层建筑为 17栋,玻 璃 幕 墙 是 超 高 层 建 筑 的 唯 一 选 择,1、和历史相比（以200米以上超高层为研究蓝本） 2011年3月20日 200米以上的超高层建筑是427栋 2012年3月20日 200米以上的超高层建筑是547栋 2013年3月20日 2

5、00米以上的超高层建筑是604栋 2014年3月20日 200米以上的超高层建筑是733栋 2、和世界环比（以400米以上超高层为研究蓝本） 中 国 400米以上的超高层建筑是71栋 美 国 400米以上的超高层建筑是 3栋 其他国家 400米以上的超高层建筑是33栋 中国是美国的24倍 是其他国家的2.5倍 3、展望未来 这个数量比还在进一步扩展 中国将是世界超高层建筑的集中驻地 集中度将达到80% 85% 90% 换言之十有八九在中国,玻 璃 幕 墙 是 超 高 层 建 筑 的 唯 一 选 择,4、区域优势分析（400米以上超高层为研究蓝本） 长三角 共23栋 珠三角 共18栋 环渤海 共

6、9栋 武汉、重庆、成都 共12栋 港澳台 共3栋 其余分布在二、三线城市并向镇、乡、村发展,5、经济投资总量分析 600 米以上超高层建筑，投资总量约在 120130 亿人民币/每栋； 400 米以上超高层建筑，投资总量约在 7080 亿人民币/每栋； 200 米以上超高层建筑投资总量约在 2030 亿人民币/每栋。 经过加权计算，200 米以上超高层建筑 1000 栋 规模的投资总量约在 3万亿人民币以上。,再进行细化成本分析： 玻璃幕墙造价约占总成本的 68%左右，则幕墙总量就是18002400 亿人民币； 玻璃 造价约占玻璃幕墙的 3035% ，则玻璃总量就是560760 亿人民币； 各

7、种胶和胶条的造价约占玻璃幕墙的 45%左右，则总量为90120 亿人民币； 对 1000 栋以上 200 米以上超高层建筑经济总量的分析，可以非常清晰地看到超高层建筑是一个巨大的产业链， 其在整个国民经济中的份量，以及对幕墙行业带来的巨大利好。,6、技术优势分析 毫无疑问超高层建筑是一切先进建筑科学技术的高度结晶， 也是建筑机械制造业水平的创新性发展， 更是超高层建筑使用管 理水平极大提高。 经核实，400 米以上超高层建筑 71 栋，只有一栋是国人设计， 武汉中心（440 米），上海华东建筑设计研究院设计。其余的 70 栋 全部由境外建筑设计事务所设计，国内建筑设计院配合设计。 这说明 40

8、0 米以上超高层建筑的技术设计的核心技术不在国 人手里；中国高层建筑的建筑设计、结构设计、机电设计、管理设计 、材料配制设计等方面尚处于配合设计的角色。 我们完全有理由相信，中国的建筑师、结构师和机械师一定 会在最短的时间段，在超高层建筑的各专业设计方面，后来居上，完 成超越，而处于全球的领先地位。,7、中国建造超高层建筑之必然,1）城镇化道路 从改革开放，中国正经历着人类历史上最大规模，最深刻的城镇化进程。经过三十年的艰辛努力，中国城镇化率已超过50%，但和发达国家的80%城镇化率相比，还有30%的城镇化率的提升空间。 我国城镇化率的提升，对拉动内需作用明显：城镇化率每提升1%，则可拉动内需

9、10万亿人民币，如需从50%提到80%，则拉动内需可达300万亿人民币。因此新一代党和国家领导班子把2020年前建成小康社会，实现GDP和人均收入双翻番，实现中国梦，其最重要的抓手是城镇化。通过城镇化，释放改革红利，达到国强民富。,经济界权威专家的严谨计算和分析，城镇化不仅拉动内需，也将引发投资需求，未来10年，将有40万亿元人民币投资在城镇化率的提升上。本文前面提到的200米以上1000栋超高层建筑的投资总量达3万亿元人民币是有根据的，靠谱的。 2013年12月，中央召开中国历史上第一次全国城镇化会议，会议提出了： 以人为本的新型城镇化概念； 在2030年之前在全国31个省建成32个城市群（

10、长三角、珠三角、京津冀、环勃海的所谓两横三纵的城市群）； 本文提到的1000栋200米以上的超高层建筑全部在这32个城市群之中；,2）陆家嘴的出租率 上海浦东陆家嘴CBD是全世界超高层建筑最集中之地，该区域超高层建筑的出租率和出售率高达90%，个别楼盘高达98%，这表明上海陆家嘴CBD已租不到合适的高品质的房子。 国际地产咨询公司戴德梁行确认：北京中央商务区的高档写字楼的租金将超过上海。,3）永久的稀缺资源 随着我国城镇化率的提升，土地将成为永久的稀缺资源，超高层建筑的容积率高，节地是其最大的强项和贡献，住建部发布的建科201226号文绿色超高层建筑评价技术细则把超高层建筑的“节地”作“四节”

11、的首位。,8、劳伦斯魔咒,1）解题：“劳伦斯魔咒”是否存在 ?,安德鲁劳伦斯（AndrewLawrence）德国的“德意志银行”证券分析师（驻香港）。 是世界上第一位把摩天大楼的建造纳入经济学研究范畴的经济学家。 他在1999年提出： “最高摩天大楼立项之时，是经济过热时期； 摩天大楼建成之日，即是经济衰退之时。 安德鲁劳伦斯先生把这种契合现象称为摩天大楼指数，世人称之“劳伦斯魔咒”或“魔天大楼魔咒”。,2）质疑：“劳伦斯魔咒”是否存在 ? 我仔细阅读和研究了劳伦斯先生提供所有案例：从1873年至2010年共137年之中诞生的10座当时世界的第一超高层建筑；也认真学习了在这期间爆发的十次经济危

12、机和衰退的成因。 我负责任认为：除了时间点的勉强契合或机缘巧合外，没有确凿事实证据，没有严格的理论计算验证，没有严密逻辑关系的推断，是“三无指数”，没有定性定量的分析，有的是强牵附会，本末颠倒，因果倒置，是一种谈资类的演义。,我以最近三次经济危机的成因为例来说明： 97亚洲金融危机，是因为吉隆坡双子塔在 97年落成； 2000年美国经济衰退，是因为台北101大 厦在99年竣工； 2009年美国金融危机是因为2010年迪拜塔的交付使用。,3）贡献 对于“劳伦斯魔咒”的讨论，值得强调一提的是: 在上世纪三十年代，美国经济大萧条、股市大崩溃之时，也是世界上最严重的一次经济危机，恰恰是由于逆势建造一大

13、批摩天大楼拉动“内需”。 这再一次证明，摩天大楼的建造，对一个地区经济乃至世界经济的提升是明显的，是正面的，是正能量，正资产。 所以应把“摩天大楼魔咒”改为“摩天大楼贡献指数”。,4）学术研究 以下这段文字摘自同济大学复杂工程管理研究院主编的中国摩天大楼建设与发展研究报告： “严谨的学术研究结果并没有支持劳伦斯指数的结论”。 2011年，美国罗格斯大学（Rutgers University）研究人员对劳伦斯魔咒进行学术验证。研究从两方面展开： 一是世界最高建筑规划和竣工时间与美国经济发展的顶峰和低谷之间的定量关系，结果并没有发现魔天大楼高度纪录的打破时间与经济周期之间存在关联；,二是利用时间序

14、列统计回归方法，以美国、加拿大、中国和中国香港为对象，研究每年完成的最高建筑与人均国民生产总值（GDP）之间的因果关系，发现两个序列是协整（Co-integrated）的，它的最终走向重合，也就是说这些国家每年完成的最高建筑的投资总资没有脱离潜在的国家收入。 最后研究者发现魔天大楼的高度并不能预测GDP的变化，但GDP却可以预测高度的变化。因此，该研究认为：“魔天大楼的极端高度是由经济增长推动的，但魔天大楼的高度并不能作为经济衰退的征兆，建一栋世界上最高的高楼不能直接导致经济危机。”,9、超高层建筑的发展问题 1）问题的存在,环境问题城市天际轮廓线环境容认度 安全问题“烟帘效应”，消防安全 地

15、基下沉基础承载力 清洗及维护维修问题 节能问题每年每平方建筑面积的耗电量 绿色问题降耗减排及舒适度问题 风环境穿堂风，鞭捎效应干扰效应，风振系数等 小气侯问题热岛效应 光环境问题有害光反射问题，所谓的“光污染”问题,玻 璃 幕 墙 是 超 高 层 建 筑 的 唯 一 选 择,2）解决的思路,超高层建筑发展中出现的问题，只能在发展超高层建筑的事业中用科技创新的方法来解决问题。比如： 用专用直升机（或无人直升机）解决超高层建筑的消防问题； 用电动（或太阳能）擦窗机器蜘蛛人来解决超高层建筑的清洗问题（美国、德国及上海交大都有研发）； 用垂直绿化来解决垂直城市（超高层建筑）的绿化和绿色问题（现在意大利

16、已有成功的工程实例）。 通过高科技的规划设计、建筑形态和构造设计、材料配置设计来解决风环境及光环境的问题； 可把“害”变为“利”，把“废”变为“宝”。例如风力发电,光优光热建筑一体化等等。,玻 璃 幕 墙 是 超 高 层 建 筑 的 唯 一 选 择,我们来浏览一下全世界400米 以上超高层建筑的典型案例,苏州中南中心 723米南 玻璃幕墙,结论,超高层建筑，特别是400米以上超限高层建筑的外围护结构均系用玻璃幕墙，无一例外。, 由于玻璃幕墙的质轻，是外围护结构之中 仅占超高层建筑总重量 1/1601/100 所以，超高层建筑必须采用玻璃幕墙 是玻璃幕墙成就了超高层建筑 玻璃幕墙对于超高层建筑来

17、讲，具有不可替代性、不可或缺性,技术瓶颈（热门话题）之一： 玻璃幕墙不节能 我们国家建筑能耗占国民经济总能耗的35%，并随着生活水准的提高，所占比重还在增加。 在所有建筑能耗中，外围护结构能耗占到40%，即冬天的保暖，夏天的制冷，对建筑能耗的增加都有“贡献”。 由于玻璃幕墙量轻、皮薄，热容量小，传热系数高，确实不节能。,超高层建筑总能耗的50左右由玻璃幕墙来“买单” 建筑节能专家告诉我们： 建筑被动节能的效率远高于主动节能； 建筑被动节能的成本远低于主动节能； 提高玻璃幕墙面板的节能配置是最有效最低成本之途径。,单玻 5.8-6.0w/k 中空玻璃 2.5-2.7w/k 双银Low-E、充氩气

18、、 暖边技术的中空玻璃 1.5-1.7w/k 三银Low-E 1.3-1.4w/k 双中空(三玻两腔) 1.2-1.3w/k 真空玻璃 1.1-1.2w/k,注：1:单银高透；2：双银高透；3：三银高透,当前一些超高层的大堂的玻璃节能最为不利，由于材料的限制，只用单片和夹胶玻璃，节能效果非常差。 国内有一家企业生产了超大板离线可钢LOW-E，包括单银、双银和三银的产品，使得超高层大堂采用节能的超白中空三银lOW-E成为可能。,44,超白超大尺寸可热处理离线low-E,给设计师最大的发挥空间,节能,舒适 和谐,45,金晶超白超大尺寸可热处理离线low-E,提高舒适性,舒适 和谐,有良好采光，满足

19、人的舒适感,与周围环境有很好的融合性,更高可见光透过率 单银可达83% 三银可达71%,更中性的颜色 更平整的外观 更好的隔音性 （可夹胶可中空）,46,超白超大尺寸可热处理离线low-E,超白三银产品提供更好的节能效果,节能,节能,1.最好的光热比：LSG（透射率/阳光获得因子）=2.37 同样配置比单银产品性能提升70%以上 同样配置比双银产品性能提升35%以上 同样配置比其它三银产品性能提升10%以上,意味着 同样低的遮阳效果下，有更高可见光透过率！ 在同样的高透过率下，有更低的遮阳效果！ 更舒适！更节能！,47,超白超大尺寸可热处理离线low-E,超白三银产品提供更好的节能效果,节能,

20、节能,2.最佳的Sc/U值和透射比(Tvis)平衡： 高可见光透过率（71%），低遮阳（0.34）和低U值 （如果充100%氩气，U值可达到夏季1.1；冬季1.2） 适合中国大部分地区气候特点，在高可见光透过率的 情况下达到最佳的节能效果。 3.更佳的室内舒适性：玻璃内表面温度与室温接近， 人体更舒适。,技术瓶颈（热门话题）之二： 钢化玻璃的自爆 成因：硫化镍相位从相相变化，膨胀带来了玻璃的 自爆，因此硫化镍是自爆的元凶。 影响：钢化玻璃的自爆社会负面影响巨大。 目前还没有科学的办法预告哪块钢化玻璃 何时何处会自爆。,2011.5.188. 5上海下了十几场 “玻璃雨”,一个目的、两个禁止、三

21、个限制、四个管理,超白玻璃应用于玻璃幕墙的时代机遇到了,解决自爆的途径： 1.不采用钢化玻璃，采用半钢化热增强或浮法玻璃 （但强度和热强度低） 2.采用热浸处理的钢化玻璃 （但世界上没有任何设备可检验经热浸处理钢化玻璃，而且热浸处理加工周期长。） 3.采用超白低铁钢化玻璃 （2005年金晶第一片超白钢化玻璃下线，尚未发生自爆的工程案例。）,超白玻璃,解决玻璃自爆世界性难题 美观效果的彻底改善 提升建筑内外舒适性,上 海 中 心 127层 632米 超白玻璃,世博轴阳光谷,苹果上海旗舰店,金晶生产世界最厚的超白玻璃,25mm,22mm,金晶生产世界最大的超白玻璃,18M,“铁”“镍”共生、磁力选

22、矿、去铁镍、成超白、无“自爆”,“有害光反射” 的弱化,“光学影像畸变” 的规避,相对性价比最高 价格明显低于夹胶玻璃,非专业人士一目了然,最清纯 达到晶莹剔透,超白玻璃是玻璃幕墙面板最佳选择,价格,“鬼影”,“光污染”,无自爆,“无假”,清纯,在相同节能镀层配置下，超白玻璃更节能,强度高，自重轻，相对比强度大,自重轻,技术瓶颈（热门话题）之三： 隐框玻璃幕墙 挺拔、瑰丽、秀美受到建筑师青睐，汶川及玉树地震中的隐框幕。 杭州青春大街，“青春少女断双腿” 2011.7.23 新修订的国家行业标准JGJ102玻璃幕墙工程技术规范 （报批稿）4.5.2规定： a、外倾或倒挂玻璃幕不应采用； b、建筑

23、高度大于100m时，不宜采用； c、采用除结构胶以外的防面板脱落构造措施。 江苏省住建厅苏建函科【2012】386号“关于加强我省建筑幕墙 管理的通知”第二条，“严禁采用全隐框玻璃幕墙设计”。,广州国际金融中心104层、440.2米 隐框玻璃幕墙,南京金融城隐框玻璃幕墙,4.5 安全规定 4.5.1建筑高度大于100m时，不宜采用隐框玻璃幕墙，否则应在面板和支承结构之间采取除硅酮结构胶以外的防面板脱落的构造措施。外倾或倒挂的玻璃幕墙不应采用隐框玻璃幕墙。,解决隐框玻璃安全的途径： 1.明框结构，隐框效果 a斜面技术/b阶梯大小片技术/c中空玻璃层间的安全夹。 2.用好胶 国产一线品牌优质胶品质远好与国外的水货胶。 3.胶要用对地方,感谢聆听！,