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建筑幕墻中窗檻墻及影箱的設計運用
撰文 陸斌 美國佩里·克拉克·佩里建筑事務所
窗檻墻在英語里稱Spandrel，其位置處于上下樓層可視玻璃之間，在建筑外立面上作為連接上下樓層可視玻璃的外墻部分，面積占到15%~30%。隨著建筑幕墻的普及和各種新材料（詞條“新材料”由行業大百科提供）的出現，其美學的表現性非常豐富靈活。窗檻墻因其位于分隔上下兩層樓板的盡端，覆蓋背后的結構構件和吊頂中的管線設備，并需要防止火災向上蔓延，因此窗檻墻又有一系列的功能和規范要求。本文根據大量歐美經典建筑作品的經驗，概述窗檻墻設計中的考慮要素和日益流行的幕墻Shadow Box(影箱)的應用，使建筑師在實踐時既滿足技術要求，又可以為建筑表現創造出更大的想象空間。
本文中的實例來自于佩里·克拉克·佩里建筑事務所(原西薩佩里建筑事務所)的高層建筑作品，希望通過這些建成的實例介紹如何通過窗檻墻和Shadow Box的設計表達建筑師的設計理念。
面對一個高層建筑項目，當早期設計研究進行到一定階段，功能關系、建筑形體等主要設計問題得到基本解決后，建筑師往往已經得到了一個或若干個設計概念作為繼續發展的基礎。此時，根據初期確定的建筑形態，設計師可以借助立面圖、三維效果圖和模型對表皮進行一系列的擴大研究和判斷。對于窗檻墻部分而言，可以從技術和美學兩方面來考慮。
在技術方面，建筑師需要考慮以下因素：
(1)初步確定層高及室內凈高、可視玻璃的高度和窗檻墻的高度。由于亞洲通行的幕墻模塊寬度往往是1 200~1 500mm，根據此模數可以初步感受幕墻面的外觀效果來考慮幕墻分割比例關系。當建筑師希望設計超尺寸的幕墻模塊時，需要謹慎考慮其可行性，大尺度玻璃更厚更重，風荷載更大，需要更大尺寸的檁條;當需要布置可開啟窗時，需要插入較小的幕墻模數，但同時也增加了成本。在平面布置上，幕墻的模數需要和其他建筑模數相協調，特別是結構柱網的模數。
(2)確定結構、空調系統、照明、噴淋等機電系統需要的吊頂高度。地面架空層高度的國際標準為150mm，很多設計采用了地面送風方式使一部分吊頂的厚度移到了地面。
(3)根據項目位置和朝向，當遮陽成為一個重要因素時，建筑既可以采用幕墻外懸挑的遮陽構建，也可以采用外墻玻璃上的彩釉圖案來控制陽光直射，更有采用雙層對流中空幕墻夾控制百頁的做法使建筑物更加節能(如后文中介紹的水晶塔)。
(4)是否能滿足800mm的窗檻墻防火（詞條“防火”由行業大百科提供）寬度要求。
在建筑美學層面上，建筑師需要考慮以下因素：
(1)材料：同玻璃幕墻一樣，窗檻墻的材料可分為玻璃、金屬、石材（詞條“石材”由行業大百科提供）或復合材料幾種。石材的選擇往往只限于花崗石和石灰石，但由于石灰石強度較低，厚度較花崗石會更大。石材用于超高層建筑時，其錨固措施的要求更高。大理石等石材因強度和非勻質的特性一般不作為幕墻板材使用。材料選擇不當所帶來的后果非常嚴重，曾以世界上最高的大理石外墻建筑為榮的芝加哥Standard Oil Tower(標準石油大廈)，高346m，在1990年花費8千萬美元才將容易開裂墜落的大理石換成花崗石。因石材自重大，增加了主體結構尺寸，更增加了幕墻錨件以及樓板邊緣的荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供）要求。與此相反的是，金屬因自重輕、造價低，帶給建筑師更廣泛的選擇，也常常可以代替石材給建筑帶來的厚重感，如馬來西亞雙子塔和倫敦金絲雀碼頭商務區的加拿大廣場采用的都是不銹鋼幕窗檻墻和遮陽構件。
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