【案例賞析】鋁構未來——鋁在綠色建筑中的優勢應用

　  1.輕質高強性

　　鋁具有優異的強度/質量比，因此，可以用鋁制作輕型結構件，它具有獨一無二的穩定性。在建筑中，采用鋁材可滿足性能要求，同時，也能最大限度地降低建筑物的基礎投資。由于鋁固有的強度，鋁窗和幕墻可以做得較窄，在有限的空間內，建筑物可以獲得最大的采光。除此之外，鋁材質量輕，易于運輸，且運輸低廉，現場處理便捷，與施工有關的危險也較低。

　　建筑范例：鋁制建筑系統，

　　應一家鋁家俱和精密設備廠的要求，日本理顯設計工場設計了這種鋁制建筑。作為一種新型的規?；a基地，它采用鋁作為主要的結構材料。2004年3月，在日本南部的九州，第一座鋁制樣板屋亮相。

　　研發這種建筑的初期目的，是為了以鋁代鋼生產結構件，而這種結構件不宜采用鋼材。擠壓鋁材的截面形狀，可以靈活自由設計。這種截面強度大，精度也異常高，同時，帶來獨特的美感。山本理顯設計工場提出采用透明的結構墻，它包括十字狀的擠壓鋁材構件，長度70mm。設計這種建筑利于批量化生產，工廠內生產的結構墻可以在現場用鏍釘靈活組裝。由于不在現場生產鋁材，因此，縮短了建筑工期，降低了運營成本。

　　這種建筑采納了Soho方案，它可以作為居室，也可以用做廠房。第二層高度為3600mm，可以用作辦公室或工作間，它的上面為電梯。底層有起居室和衛生間。將底層和第二層倒轉，底層可以變為辦公室或商場。采用1200mm的模塊，對空間結構進行隨意的放大或縮小，因此，可以根據建筑的用途，調整它的規模，用作辦公室或商場，而不是單單作為居所。建筑物擴建或改造過程簡單。另外，拆除的1200mm的格構板，可以在其它建筑物中使用，而毋須改造加工。由于可以重復使用，用戶僅僅需要租借他所需要的墻面和地面板塊，組裝后的住所或商場，可以變成一種新型的交易平臺。

　　鋁的循環利用特性，通過鋁制建筑系統充分體現出來。

　　2.經濟性

　　無論是無涂層鋁板還是有涂層鋁板，都不需要任何養護，只需進行常規的清潔，就會更加美觀，因此，在產品的使用期內，它的成本優勢異常明顯。由于不需要養護，鋁板可以無限期使用，在整個壽命期內，它可以帶來可靠的成本效益。鋁具有耐腐蝕性，因此，免除了產品的保護或保值工序。

　　建筑范例：澳大利亞楊切普大橋

　　楊切普大橋毋須養護，因此，在使用期內，它可以帶來可靠的成本效益。

　　這座位于澳大利亞的鋁制步行橋橋長143米，寬2.5米。大橋采用鋁材，減少了長期養護的費用。鋁質量較輕，同時具有很高的耐腐蝕性，可以作為一種理想的材料用于沿海及其它對建筑物侵蝕程度高的區域；也可滿足惡劣條件或環境敏感地帶對輕質建材的要求。

　　歐洲方面的研究表明，傳統材料結構件需要不斷地維修，與之相反，鋁結構件則節省安裝和維修費用，因此，性價比優勢更為明顯。

　　鋁質量輕，再配合鋁的專利構件，安裝這樣一座鋁制橋梁的過程頗為快捷。它的附帶優勢是，減少了道路或鐵路的封閉時間，對環境和公眾的負面影響最低，同時大大降低了成本。

　　3.節能高效

　　某些鋁合金有很高的反射率，因此，它們可以做為一種高能效材料，節約開支。在建筑中，可以安裝鋁制太陽能接受裝置，以降低與照明和冬季供暖有關的能源消耗，與此同時，鋁制遮光裝置可以降低夏季空調的使用量，為節能做貢獻。

　　建筑范例：北京中意清華環境節能樓

　　中意清華環境節能樓（SIEEB）鋁架支撐的光電板不但有很好的日光調節作用，還可以全年無休地為大樓提供綠色能源。

　　中意清華環境節能樓由中意雙方共同設計。這是一個多邊開發、長遠合作的平臺，涉及能源和環境領域。這一個案例說明，中國在建筑領域的二氧化碳減排是有潛力的。

　　大廈坐落于清華大學校園內，由Mario Cucinella和Politecnico di Milano設計。它包括環保節能領域的培訓和研究中心，該中心涉足環境保護和節能領域。同時，它還包括辦公區和一個容納200人的禮堂。它的建筑面積為20000平方米，高度為40米。

　　在這座大廈中，采用了鋁幕墻，這是大廈一個組成部分。大廈的北側為封閉結構，墻體保溫性能好，以應對凜冽的北風，而大廈的南部因為面向南方，所以更為透明和開放。大廈的東西兩側，采用雙層外墻控制光線，通過過濾，使辦公區最大限度地采光。在大廈中，配置了頗具特色的綠化區、花園和階梯。懸臂結構件向南側延伸，遮蔽階梯。

　　大廈的外形考慮到了它的選址和北京的氣候條件。冬季采光，夏季避光，采光和避光性能達到優化。

　　大廈的外墻包括擠壓鋁材、控制系統和其它技術單元，賦予當代意大利建筑的風范。大廈的設計理念是將可靠的構件融為一體，構筑創新的氛圍，即最大限度地減少資源消耗，包括建筑材料和水的消耗；在建設和后期使用中，最大限度地減少對環境的負面影響；運行和維修過程智能化調控；改善空氣質量；選用環保和耐用材料；實現水的再生和重復利用。

　　4.耐久性

　　鋁合金建材抗風化、耐腐蝕，還能屏蔽紫外線的有害效應。在較長的使用期內，鋁合金建材始終保持理想的性能。定制的鋁合金建材耐腐性能更為突出。因此，鋁合金型材即使惡劣條件下，也可長期使用，毋須昂貴的養護和維修。

　　建筑范例：香港匯豐銀行大廈

　　香港匯豐銀行大廈的設計的主體思路是營造全球最好的銀行大廈。帶著這一信念，通過一系列的論證，大廈體現了香港的金融特征，并在建筑風格上表現出來。為此，需要從全新角度營造大廈的視覺效果。由于大廈建設工期短，大量的工程需要前期完工，其中包括一些建筑模塊的廠內生產。與此同時，地上和地下工程需要同時進行，因此，需要采用懸架結構，將一對鋼柱排放在三個開間上。這樣，建筑物由三個呈階梯狀的不同塔面對接在一起，這三個塔面分別位于大廈的第29層、第36層和44層，從面形成寬度和高度變化的樓層，構成花園式臺階外形。

　　大廈采用了鋁制幕墻。20余年已經過去了，這道精心設計的鋁制幕墻看上去清新依舊，如同香港匯豐銀行大廈開業時的外觀。在大廈建設中，最終所用的鋁材為氟碳噴涂鋁材，這種材料經久耐用，滿足設計人員對大廈材質的要求。在許多方面，大廈所用鋁材標新立異，譬如，把蜂窩狀鋁材置放在大規格地面磚之間。

　　5.多樣性

　　鋁可加工性強，因此，鋁產品的設計潛力幾乎是無窮盡的。鋁可以成型，焊接，旋切，或切割為動態三維形狀。借助擠壓工藝，可以獲得花樣繁多的鋁材，因此，設計人員可以將大量的功能融入到單一的鋁型材產品中。壓延產品可以為板材、曲面，加工為盒式，或用其它材料作為夾層。另外，可以在車間或建筑工地，對鋁材可以切鋸、鉆孔、鉚釘、旋切、彎曲和焊接處理。

　　建筑范例：丹麥糖都筒倉

　　鋁材質量輕，因此，作為丹麥糖都筒倉的覆層材料，鋁的優勢是異常明顯的。

　　在Halfweg的Dutch鎮，有兩座醒目的筒倉，高50米，直徑30米，它們隸屬過去的一家糖精煉廠。Soeters van Eldonk總部位于阿姆斯特丹，是一家著名的建筑設計所。2007年9月，該所開始對筒倉翻新，將它改造成辦公場所。

　　這項工程包括對原有建筑內、外部的改造。在改造過程中，需要增加電梯、樓梯和相關設施。筒倉的外觀頗具特色，它呈圓形，鋁制覆層需要經過專門加工，以對應建筑物的曲面。鋁材具有很高的可加工性，實現這一目標并不困難。

　　在建筑結構中，采用鋁材的優勢還體現在輕量化的鋁材可加工性強，不需要重型的支撐基架，從而減少了施工能耗。

　　在筒倉覆層中，使用彩色鋁材，可以使建筑設計個性多樣、富有魅力。鋁的形狀多樣，可以彎曲或用作對比層。

　　筒倉的亮點是，它的正面墻具有菱形狀窗體。窗體外框為鋁材，鑲嵌采光玻璃。筒倉的改造工程于2007年12月完工。它設計獨特，與周圍景觀形成了顯明的對比。

　　6.回收再生性

　　大量的建筑垃圾進入填埋場，造成了經濟和環境損失。其他回收流程往往還對社區產生不利影響。然而，鋁的回收再生過程卻并非如此。一般情況下，采用單一流程，就可以再生鋁，而再生過程所需的能源僅為生產原鋁的5%。建筑中應用的鋁材，基本上都得到回收利用，因此，生產原鋁所需的大量能源可以用于生產其它鋁產品。鋁邊角殘料不必回收至原產地，還原成原始形態來進行再加工，生產這些金屬鋁的能源也不會因此流失。

　　建筑范例：智利建筑展展館

　　智利第十六屆建筑雙年展展館的外部為鋁鋅合金板帶，賦予大廈交織狀結構的同時，使得外部光線可以進入內部。搭建這座臨時性的建筑物的所有材料均可回收。

　　第16屆智利建筑雙年展的企劃主題是“建筑關愛我們的星球”?；诖?，選擇了圣地亞哥森林公園的當代美術館作為會展地。

　　對雙年展而言，這樣一座建筑物的面積或許比較小，盡管如此，該選址的優勢還是表現多多：選址位于圣地亞哥的中心地段，交通便捷，可以讓更多的觀眾貼近雙年展，避免了將展會辦成純粹的建筑設計專業人士聚會。

　　臨時性展館的外墻為鋁鋅板，呈交織狀，因此，光線進入展館時，經過鋁鋅板得到過濾，并賦予展館似紡織品的外觀。該展館集中體現了當代建筑的韻味，同時也蘊含了交織樹木結構建筑的原始風貌，這種建筑風格見于《建筑學四要素》一書，是由建筑師Gottfried Semper于1851年撰寫的。

　　鋁鋅板是一種薄板，基底材料為鋁，鋅為涂層，主要用于房頂耐用材料和覆層。臨時性展館的正面墻布置開孔，隨機排列，帶來美學享受。這些開孔使陽光、空氣透入，并可從內欣賞外部景致。在展館中采用的交織狀鋁鋅板厚度不等，為0.4mm~1mm，寬度為140mm~510mm。實質上，這些薄板是從Hunter Douglas公司日常生產中回收的切割邊角料。在展會結束之后，這座臨時性的展館可以拆除，其中的鋁板可以全部回收。

　　7.契合設計性

　　鋁材可以做各種表面拋光，顏色也多種多樣，諸如陽極化或涂層等，建筑師可以以此滿足建筑物對美的需求，鋁材的應用潛力會進一步擴大。表面處理等工序也有助于提高材料的耐久性和抗腐蝕能力，同時，材料的表面也易于清潔。采用薄的鋁框架，最大限度地讓窗體有透明感，也可以優化建筑物包括采光在內的性能。自然采光量增加，入住者會感覺舒適，同時也利于身心健康，另外也減少了對人造光的需求量，大大增強了建筑物的可持續性。

　　而且，建筑物中大量拆卸下來的部件進入加工車間，以專門生產工業鋁型材。鋁框架用螺栓連接，而不是焊接，這種結構件用于建筑房屋，可以拆卸，同時也不影響梁柱的性能。

　　建筑范例：美國火炬松房

　　火炬松房位于美國馬里蘭切薩皮克灣海岸的一個島上，建筑風格充分體現所在地的自然環境?；鹁娣康幕貫槟举|結構，最大限度地保護了生態環境?；鹁嫠煞繋砹艘粋€全新高效的設計理念，它采用建筑信息模型（BIM），融合了結構單元的組合特性。房屋框架為Bosch Rexroth鋁結構，它們通過螺栓組裝，而不是將單元件焊接在一起，這種結構能夠拆卸，同時也不會損害連接梁柱的性能。廚房、淋浴室和機械部件都是在異地加工的，利用螺栓腳手架將它們結合在一起。地板和墻面對插，不需要永久性的堅固件，也不需要灰漿涂抹。在拆卸之后，地面和墻面可以做為一個整體移動，梁柱腳手架部分可以拆開。

　　火炬松房易于拆卸，它的核心部件也易于再組裝，因此，節省了材料內部固有的能源。腳手架、板塊、地面墻面以及配套材料含有大量的能源，由于設計縝密、質量上乘，很明顯，這些構件可以多次拆卸和再組裝。設計的策略是考慮到它們的拆卸性能，而拆卸和再組裝過程對材料內部貯存能源的損耗為最小值。