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摘要：随着大规模基础建设高峰期的结束和老建筑幕墙使用年限的到期，新建幕墙项目将逐步减少，未来会进入以改造项目为主的新阶段。改造项目的大量出现是新的机遇同时也是挑战，要求我们在保证安全为首要前提下，结合美观性、热工性能、环保及文化留存等因素，综合确定改造方案。要做好老材料的重复利用，减少能源浪费和固体污染，充分利用数字化、3D扫描、装配式等新技术，以工匠精神进行建筑的升级改造，打造精品建筑。
关键字：幕墙、改造、废旧材料、数字化
1.引语
漫步在欧洲的街头，各种各样的老房子让整个城市的历史厚重感扑面而来。建筑作为城市的载体，起到了文化传承的作用，老建筑能够让城市更真实、更有韵味。一些有几百年历史的老建筑也并不是一成不变，定期的维修和改造是建筑得以留存的重要原因。从1953年联合国大厦玻璃幕墙完工至今，已经有68年的历史，目前有大量采用幕墙的建筑面临着改造升级。
2.幕墙为什么需要改造升级
老建筑的幕墙需要升级改造主要基于以下几个原因：
(1)幕墙设计使用年限和主体年限的差别
根据规范要求，幕墙设计使用年限为25年，而普通建筑结构设计使用年限为50年，特殊地标性建筑为100年。幕墙寿命远低于建筑自身的寿命，需要在使用年限到期之后进行维护改造升级，避免安全隐患。
(2)幕墙技术的进步及规范的不断更新
从早期的《金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001》、《玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003》到目前地方幕墙规范《上海市工程建设规范建设幕墙工程技术标准DG/TJ08-56-2019》,有大量在工程中通过实践得出的宝贵经验在新规范中开始实施。因为早期规范的不完善，很多隐患存在于目前的建筑中，主要列举如下：
全隐框玻璃幕墙结构胶长期受力
层间防火高度及防火封堵措施不完善
早期石材固定（词条“固定”由行业大百科提供）方式采用的钢销、T挂件、挑件等产生的安全隐患。
大悬挑雨棚和倒吊点（词条“吊点”由行业大百科提供）式雨棚等产生的安全隐患。
大装饰条直接固定在压板上引起的安全隐患
隔热条受拉引起的安全隐患
后锚固件不满足新规范引起的安全隐患。
(3)早期建筑材料（词条“建筑材料”由行业大百科提供）的缺陷
通过对早期幕墙的检查，发现了很多质量问题，如胶条（词条“胶条”由行业大百科提供）硬化、密封胶失效、玻璃中空（词条“中空”由行业大百科提供）密闭失效、玻璃夹胶起泡等，这些缺陷主要是幕墙刚开始出现的时候技术还不成熟，材料性能无法满足幕墙的物理性能及耐久性的要求。
(4)建筑节能的需要
随着国家节能减排的逐步推进，建筑节能目标走过了30%、50%、65%，目前一些城市已经在推进75%的节能目标，幕墙热工参数要求越来越高，北方地区玻璃配置已经大量采用双中空配置。早期的幕墙热工性能比较差，好的玻璃配置是中空玻璃配单银LOW-E，一些早期比较差的配置甚至采用单片玻璃配阳光控制膜，玻璃热工参数相比目前的双中空及三银LOW-E玻璃差别很大。早期的幕墙隔热措施不到位，很多没有采用隔热条的项目，项目存在大量的冷桥，冬天会出现结露等情况，影响了建筑的使用。
(5)建筑外观效果的提升需要
早期的建筑设计是手绘图，建筑效果大多比较简单和重复。建筑表皮的材料主要是玻璃、石材和铝板，分格划分和效果处理均比较单一。随着幕墙技术的发展，建筑表皮的表现形式越来越丰富，出现了很多新材料。借助于三维软件，建筑立面的表达方式越来越丰富和多样。老的建筑只有进行效果的提升才能更好的融入日新月异的城市中。
3.幕墙表皮改造的方式
(1)保留部分外墙，通过新老表皮材料的碰撞，激发建筑新的活力。
优雅的老建筑才有旧时代的灵魂，有些材料经过岁月的洗礼会留下时间的印记，形成独特的建筑效果。保留这种效果，同时进行
(2)拆掉所有老的外墙，全部更换为新的外墙。
(3)保留老的外墙，新的外墙将老墙进行包覆。
(4)在老建筑的基础上新增加建筑，新老建筑相互融合
4.幕墙改造的意义
(1)历史的留存
随着城市化的快速推进，在中国广袤的大地上涌现了无数的新建筑，各个新城从无到有，在一片片空地上拔地而起。以苏州为例，继园区之后，规划和正在建设的新城有苏州湾太湖新城(含吴中和吴江两个片区)、高铁新城、科技城、平江新城。苏州真正意义上的老城被严格限制在了护城河，护城河以内是苏州的根，护城河以外是苏州的未来。
住在城市里的人每天都是快节奏，短暂的离开，回来后就能感受到城市新的变化，这个是好事，说明城市有活力，正在自我进化。但同时对于生活在城市的人会带来归属感上的危机。熟悉的地方不久之后没有了，熟悉的朋友们各自离开了，城市不属于任何一个人，每个人都是客人。城市太新了，没有了烟火气。
这个问题已经引起了国家的注意，其中2021年8月30日，住建部发布了《住房和城乡建设部关于在实施城市更新行动中防止大拆大建问题的通知》其中提到了“坚持应留尽留，全力保留城市记忆”“保留利用既有建筑”“保持老城格局尺度”“延续城市特色风貌”。城市只有不断的修补才能发展出自己的特色，形成自己的文化。不拆除建筑，对建筑进行升级改造会成为以后的大趋势，会有越来越多的建筑需要改造，作为建筑的表皮，幕墙行业会迎来新的机遇。
(2)节能减排
经常可以看到的新闻是投入只有几年或者十几年的建筑被拆除了，使用的时间远远低于设计的50年使用年限。随意的拆建是对资源和社会成本的浪费。建筑的改造相比拆除后的重建会大大降低能源消耗，减少产生的建筑固体垃圾，有利于社会的长期可持续发展。同时限制随意拆建会促使社会将有限的建设人力和物力投入到项目建设中，提高建筑品质，最终形成良性循环。
5.幕墙改造应该注意的事项
(1)避免对室内的影响
有些项目要求外立面改造过程中，室内基于营业和办公，这就对幕墙改造方式提出了很高的要求。
(2)对老建筑资料的收集和确认
因为电脑绘图基本在本世纪初期随着个人电脑的普及和CAD软件的成熟开始逐步取代了手绘图，上世纪建造的项目留存下来的基本都是手绘的蓝图。早期的手绘图因为制图难度的问题，图纸数量相比现在上千张的图纸要少的多。会存在一些部位表达不清楚的问题，这就需要对建筑进行局部拆除，用于确认一些结构的信息。
(3)复杂项目的3D扫描和空间测量定位
一些复杂的老建筑早期的施工工艺很多依赖手工，最终建筑完成的情况可能和设计的图纸有较大的差距，这些部位需要利用3D扫描仪，结合全站仪等空间测量仪器对老建筑进行测绘，重新绘制定位图纸，为新的建筑表皮提供更加准确的生根依据。
(4)新老交接部位的处理
为了确保新的幕墙表皮和老的建筑表皮的精准对接，在幕墙设计过程中要考虑将交接部位的板块最后安装。板块加工之前先进行测量，依据测量数据进行定制加工，确保交接精度。同时在设计的时候对交接部位做法进行特殊考虑，弱化因为交接精度问题可能产生的不美观。
(5)新幕墙表皮的生根安全
改造项目一般生根到建筑老的结构上，生根安全主要要考虑以下几个点：
①原有结构的检测及加固
要对原有的结构进行检测，如混凝土的等级，钢结构的规格及性能等。根据新的幕墙方案，将幕墙产生的反力施加到老结构上，对老结构进行校核，确保老结构能够承受幕墙的荷载。对于不能满足受力要求的老结构，要进行老结构的加固。
②原有埋件（词条“埋件”由行业大百科提供）问题
对于拆除原有幕墙，安装新的幕墙的项目，有些部位原有的埋件也可以被新的幕墙使用。老的埋件因为锈蚀及混凝土缺陷等问题，有安全隐患，且不易进行检测。尽量不要利用老的埋件来固定新的幕墙。
③锚栓的拉拔试验
采用后置锚栓固定新的幕墙结构，因为锚栓是在老的混凝土结构上生根的，有不确定性，在施工之前要进行后置锚栓的拉拔试验，确保生根安全。
④关于雨棚的生根安全
根据上海地标《建筑幕墙工程技术标准》DG/TJ 08-56-2019,18.4.7，“采用后置埋件作为雨棚固定端连接时，雨棚悬挑长度不应大于1.5m”,改造项目的雨棚安全为重中之重，生根问题要进行特殊考虑。
⑤新结构和老结构的区分
在改造过程中，有些部位会增加新的结构，在增加的结构部位能够预埋的建议提前进行预埋，减少后补埋件的使用。
⑥新的幕墙构造对主体结构变位的吸收
应该根据改造完成的主体结构(含老结构和新增加的结构)进行整体建模分析，确定整体结构的线性数据。根据主体结构的变形数据，按照最不利的情况，对增加的幕墙构造进行分析，确保幕墙的构造尺寸能够满足3倍的主体结构层间位移角的要求。
6.废旧幕墙材料的回收及二次利用
幕墙材料主要包括玻璃、石材、铝板等面板材料，铝合金、钢材等金属龙骨材料，胶条、密封胶等有机材料。这些拆换下来的材料如果直接丢弃，会对环境造成很大的污染，目前这些建筑材料有以下回收及二次利用措施。
(1)玻璃
幕墙的玻璃均为定制产品，根据不同的项目进行不同尺寸及配置的加工。且玻璃为钢化处理，钢化完成后无法再进行切割加工。所以玻璃主要是捣碎后进行原材料的回收利用。主要包括以下回收方式：
①用于制作玻璃纤维类材料，如玻璃棉、石棉瓦等
②将废旧玻璃研磨后，作为混凝土骨料、建筑用砖等原材料使用。
③将废旧玻璃加工（词条“玻璃加工”由行业大百科提供）成粗碎及细碎，给玻璃制造厂，用于回炉再加工。
(2)石材
从墙面拆下来的废旧石材主要有以下用途：
① 翻新后用于其它项目的立面
石材作为建筑的非透明部位面板材料，正常会划分为均匀的分格，如600*1000等，拆下来的石材在不破损的情况下理论上可以二次利用。正常石材厚度为30毫米，规范规定光面石材的最小厚度为25毫米，毛面石材的最小厚度为28毫米。原来30毫米的石材可以对表面进行二次打磨翻新，满足25毫米的最小要求。同时因为老的石材固定方式均为T挂件，钢销等连接方式，拆下来的石材需要根据新的石材安装要求进行开槽或者开孔处理。如果要在背面开槽，需要避开原来的槽口，如果可以的话，可以将石材竖向安装，在原来石材没有槽口的两个边加工新的槽口。
② 用于铺路石
将石材表面进行处理后作为铺路石使用。铺路石板（词条“石板”由行业大百科提供）块不宜太大，可以讲面板切割为小块进行铺路。
③碾碎后使用
碾碎后的石材可以作为混凝土、人造石等材料的骨料。
(3)废旧金属材料
废旧金属材料的可回收性很强，几乎可以100%回收。回收的时候需要对材料进行分类，去除可能影响合金组成的材质，然后进行回炉重新生产。经过测算，利用废弃铝再生的能耗只有传统铝材生产能耗的3%~5%。
7.幕墙改造新趋势及新技术展望
(1)新建项目系统设计对后期改造的预先考虑
早期因为幕墙系统设计及安装技术的局限，老建筑的幕墙很多只能采用暴力拆除，暴力拆除会造成资源的浪费，不利于材料的二次利用。且拆除风险更大，要做好更多的防护工作。相信随着技术的逐步成熟，新建项目会越来越多的考虑后期的升级改造，主要会进行以下特殊设计：
①单元幕墙玻璃面板带附框设计
单元幕墙的玻璃面板采用附框固定，打钉的部位在室内侧，方便在室内对玻璃进行单独更换。
②石材厚度进行特殊考虑
石材厚度适当做厚，为后期表面翻新提供基础。
③ 装配式龙骨及全螺栓（词条“螺栓”由行业大百科提供）连接
现场焊接会破坏材料的防锈层，增加现场的火灾隐患，且在后期需要改造的时候很难拆除，只能进行分体切割，不利于材料的二次利用。后期幕墙会朝着逐步取消现场焊接的方向发展。因为受力需要必须刚性组框的构件会在工厂进行预制，其它构件会采用螺栓连接。这就需要对钢构件的加工精度及现场的安装精度提出了很高的要求。
④ 开启扇快拆及胶条可更换设计
胶条老化是老项目漏水的主要原因，开启扇因为重复开启，胶条和五金都是可能要更换的部件，后期设计中会出现相比目前方案更加容易更换的设计。
(2)老材料的重复利用率逐步提高
改造并不意味着建筑效果的全部改变，大部分项目会倾向于对出现的隐患的排除和表面材料的翻新。参考中国古建筑的大修，只需要更换很少一部分材料，大部分材料还是原来的材料。避免能源浪费，减少固体废物垃圾，材料的重复利用是很好的方法。这同时要求我们的新建建筑一定要做到精品化，避免廉价重复建筑，做百年建筑，为建筑的留存和老材料的重复利用提供基础。
(3)数字化改造
目前老建筑资料不全，有些地方只有拆除后才知道结构及交接关系，不利于建筑的翻新改造。随着数字化BIM技术的发展，BIM模型作为每个实体建筑的虚拟建筑会保存下来。后期的改造会完全基于原有的BIM模型进行智能化改造。可以精准的确定哪些杆件或者面板要更换，对应的详细的加工数据都可以自动生成，大大降低了后期建筑改造升级的难度。
(4)改造项目的小型化、精品化
经历过基础设施建设高峰期后，大项目会越来越少，城市建设进入维护和修补阶段，大面积的拆迁已经不允许了，只能针对各个单体建筑进行改造和修复。未来幕墙造价动辄上亿的项目会越来越少，大量出现的是体量小，要求高的精品化改造项目，这就需要幕墙公司的对应团队能够提高机动性和活力，用于适应小型化、精品化的幕墙改造项目。
(5)对住户及路人的零干扰改造
相比目前新建项目的成片开发，未来的项目周围均为成熟的生活工作片区，项目的施工条件会很严苛，要在有限的空间内，在不对周围环境造成大的影响的前提下完成建筑的升级改造。
8.结语
相比新建建筑的自由发挥，改造建筑更像是命题作文，只能围绕着主题进行发挥。打破束缚，让老建筑重新变的优雅，灵魂得以传承，是建筑改造的方向。作为幕墙设计师，我们要用不一样的思路来对待改造项目，给予它更多包容，更多耐心，用工匠精神配合现代技术，打造有灵魂的精品传世建筑。
作者单位：苏州金螳螂幕墙有限公司
