【案例赏析】铝构未来——铝在绿色建筑中的优势应用

　  1.轻质高强性

　　铝具有优异的强度/质量比，因此，可以用铝制作轻型结构件，它具有独一无二的稳定性。在建筑中，采用铝材可满足性能要求，同时，也能最大限度地降低建筑物的基础投资。由于铝固有的强度，铝窗和幕墙可以做得较窄，在有限的空间内，建筑物可以获得最大的采光。除此之外，铝材质量轻，易于运输，且运输低廉，现场处理便捷，与施工有关的危险也较低。

　　建筑范例：铝制建筑系统，

　　应一家铝家俱和精密设备厂的要求，日本理显设计工场设计了这种铝制建筑。作为一种新型的规模化生产基地，它采用铝作为主要的结构材料。2004年3月，在日本南部的九州，第一座铝制样板屋亮相。

　　研发这种建筑的初期目的，是为了以铝代钢生产结构件，而这种结构件不宜采用钢材。挤压铝材的截面形状，可以灵活自由设计。这种截面强度大，精度也异常高，同时，带来独特的美感。山本理显设计工场提出采用透明的结构墙，它包括十字状的挤压铝材构件，长度70mm。设计这种建筑利于批量化生产，工厂内生产的结构墙可以在现场用镙钉灵活组装。由于不在现场生产铝材，因此，缩短了建筑工期，降低了运营成本。

　　这种建筑采纳了Soho方案，它可以作为居室，也可以用做厂房。第二层高度为3600mm，可以用作办公室或工作间，它的上面为电梯。底层有起居室和卫生间。将底层和第二层倒转，底层可以变为办公室或商场。采用1200mm的模块，对空间结构进行随意的放大或缩小，因此，可以根据建筑的用途，调整它的规模，用作办公室或商场，而不是单单作为居所。建筑物扩建或改造过程简单。另外，拆除的1200mm的格构板，可以在其它建筑物中使用，而毋须改造加工。由于可以重复使用，用户仅仅需要租借他所需要的墙面和地面板块，组装后的住所或商场，可以变成一种新型的交易平台。

　　铝的循环利用特性，通过铝制建筑系统充分体现出来。

　　2.经济性

　　无论是无涂层铝板还是有涂层铝板，都不需要任何养护，只需进行常规的清洁，就会更加美观，因此，在产品的使用期内，它的成本优势异常明显。由于不需要养护，铝板可以无限期使用，在整个寿命期内，它可以带来可靠的成本效益。铝具有耐腐蚀性，因此，免除了产品的保护或保值工序。

　　建筑范例：澳大利亚杨切普大桥

　　杨切普大桥毋须养护，因此，在使用期内，它可以带来可靠的成本效益。

　　这座位于澳大利亚的铝制步行桥桥长143米，宽2.5米。大桥采用铝材，减少了长期养护的费用。铝质量较轻，同时具有很高的耐腐蚀性，可以作为一种理想的材料用于沿海及其它对建筑物侵蚀程度高的区域；也可满足恶劣条件或环境敏感地带对轻质建材的要求。

　　欧洲方面的研究表明，传统材料结构件需要不断地维修，与之相反，铝结构件则节省安装和维修费用，因此，性价比优势更为明显。

　　铝质量轻，再配合铝的专利构件，安装这样一座铝制桥梁的过程颇为快捷。它的附带优势是，减少了道路或铁路的封闭时间，对环境和公众的负面影响最低，同时大大降低了成本。

　　3.节能高效

　　某些铝合金有很高的反射率，因此，它们可以做为一种高能效材料，节约开支。在建筑中，可以安装铝制太阳能接受装置，以降低与照明和冬季供暖有关的能源消耗，与此同时，铝制遮光装置可以降低夏季空调的使用量，为节能做贡献。

　　建筑范例：北京中意清华环境节能楼

　　中意清华环境节能楼（SIEEB）铝架支撑的光电板不但有很好的日光调节作用，还可以全年无休地为大楼提供绿色能源。

　　中意清华环境节能楼由中意双方共同设计。这是一个多边开发、长远合作的平台，涉及能源和环境领域。这一个案例说明，中国在建筑领域的二氧化碳减排是有潜力的。

　　大厦坐落于清华大学校园内，由Mario Cucinella和Politecnico di Milano设计。它包括环保节能领域的培训和研究中心，该中心涉足环境保护和节能领域。同时，它还包括办公区和一个容纳200人的礼堂。它的建筑面积为20000平方米，高度为40米。

　　在这座大厦中，采用了铝幕墙，这是大厦一个组成部分。大厦的北侧为封闭结构，墙体保温性能好，以应对凛冽的北风，而大厦的南部因为面向南方，所以更为透明和开放。大厦的东西两侧，采用双层外墙控制光线，通过过滤，使办公区最大限度地采光。在大厦中，配置了颇具特色的绿化区、花园和阶梯。悬臂结构件向南侧延伸，遮蔽阶梯。

　　大厦的外形考虑到了它的选址和北京的气候条件。冬季采光，夏季避光，采光和避光性能达到优化。

　　大厦的外墙包括挤压铝材、控制系统和其它技术单元，赋予当代意大利建筑的风范。大厦的设计理念是将可靠的构件融为一体，构筑创新的氛围，即最大限度地减少资源消耗，包括建筑材料和水的消耗；在建设和后期使用中，最大限度地减少对环境的负面影响；运行和维修过程智能化调控；改善空气质量；选用环保和耐用材料；实现水的再生和重复利用。

　　4.耐久性

　　铝合金建材抗风化、耐腐蚀，还能屏蔽紫外线的有害效应。在较长的使用期内，铝合金建材始终保持理想的性能。定制的铝合金建材耐腐性能更为突出。因此，铝合金型材即使恶劣条件下，也可长期使用，毋须昂贵的养护和维修。

　　建筑范例：香港汇丰银行大厦

　　香港汇丰银行大厦的设计的主体思路是营造全球最好的银行大厦。带着这一信念，通过一系列的论证，大厦体现了香港的金融特征，并在建筑风格上表现出来。为此，需要从全新角度营造大厦的视觉效果。由于大厦建设工期短，大量的工程需要前期完工，其中包括一些建筑模块的厂内生产。与此同时，地上和地下工程需要同时进行，因此，需要采用悬架结构，将一对钢柱排放在三个开间上。这样，建筑物由三个呈阶梯状的不同塔面对接在一起，这三个塔面分别位于大厦的第29层、第36层和44层，从面形成宽度和高度变化的楼层，构成花园式台阶外形。

　　大厦采用了铝制幕墙。20余年已经过去了，这道精心设计的铝制幕墙看上去清新依旧，如同香港汇丰银行大厦开业时的外观。在大厦建设中，最终所用的铝材为氟碳喷涂铝材，这种材料经久耐用，满足设计人员对大厦材质的要求。在许多方面，大厦所用铝材标新立异，譬如，把蜂窝状铝材置放在大规格地面砖之间。

　　5.多样性

　　铝可加工性强，因此，铝产品的设计潜力几乎是无穷尽的。铝可以成型，焊接，旋切，或切割为动态三维形状。借助挤压工艺，可以获得花样繁多的铝材，因此，设计人员可以将大量的功能融入到单一的铝型材产品中。压延产品可以为板材、曲面，加工为盒式，或用其它材料作为夹层。另外，可以在车间或建筑工地，对铝材可以切锯、钻孔、铆钉、旋切、弯曲和焊接处理。

　　建筑范例：丹麦糖都筒仓

　　铝材质量轻，因此，作为丹麦糖都筒仓的覆层材料，铝的优势是异常明显的。

　　在Halfweg的Dutch镇，有两座醒目的筒仓，高50米，直径30米，它们隶属过去的一家糖精炼厂。Soeters van Eldonk总部位于阿姆斯特丹，是一家著名的建筑设计所。2007年9月，该所开始对筒仓翻新，将它改造成办公场所。

　　这项工程包括对原有建筑内、外部的改造。在改造过程中，需要增加电梯、楼梯和相关设施。筒仓的外观颇具特色，它呈圆形，铝制覆层需要经过专门加工，以对应建筑物的曲面。铝材具有很高的可加工性，实现这一目标并不困难。

　　在建筑结构中，采用铝材的优势还体现在轻量化的铝材可加工性强，不需要重型的支撑基架，从而减少了施工能耗。

　　在筒仓覆层中，使用彩色铝材，可以使建筑设计个性多样、富有魅力。铝的形状多样，可以弯曲或用作对比层。

　　筒仓的亮点是，它的正面墙具有菱形状窗体。窗体外框为铝材，镶嵌采光玻璃。筒仓的改造工程于2007年12月完工。它设计独特，与周围景观形成了显明的对比。

　　6.回收再生性

　　大量的建筑垃圾进入填埋场，造成了经济和环境损失。其他回收流程往往还对社区产生不利影响。然而，铝的回收再生过程却并非如此。一般情况下，采用单一流程，就可以再生铝，而再生过程所需的能源仅为生产原铝的5%。建筑中应用的铝材，基本上都得到回收利用，因此，生产原铝所需的大量能源可以用于生产其它铝产品。铝边角残料不必回收至原产地，还原成原始形态来进行再加工，生产这些金属铝的能源也不会因此流失。

　　建筑范例：智利建筑展展馆

　　智利第十六届建筑双年展展馆的外部为铝锌合金板带，赋予大厦交织状结构的同时，使得外部光线可以进入内部。搭建这座临时性的建筑物的所有材料均可回收。

　　第16届智利建筑双年展的企划主题是“建筑关爱我们的星球”。基于此，选择了圣地亚哥森林公园的当代美术馆作为会展地。

　　对双年展而言，这样一座建筑物的面积或许比较小，尽管如此，该选址的优势还是表现多多：选址位于圣地亚哥的中心地段，交通便捷，可以让更多的观众贴近双年展，避免了将展会办成纯粹的建筑设计专业人士聚会。

　　临时性展馆的外墙为铝锌板，呈交织状，因此，光线进入展馆时，经过铝锌板得到过滤，并赋予展馆似纺织品的外观。该展馆集中体现了当代建筑的韵味，同时也蕴含了交织树木结构建筑的原始风貌，这种建筑风格见于《建筑学四要素》一书，是由建筑师Gottfried Semper于1851年撰写的。

　　铝锌板是一种薄板，基底材料为铝，锌为涂层，主要用于房顶耐用材料和覆层。临时性展馆的正面墙布置开孔，随机排列，带来美学享受。这些开孔使阳光、空气透入，并可从内欣赏外部景致。在展馆中采用的交织状铝锌板厚度不等，为0.4mm~1mm，宽度为140mm~510mm。实质上，这些薄板是从Hunter Douglas公司日常生产中回收的切割边角料。在展会结束之后，这座临时性的展馆可以拆除，其中的铝板可以全部回收。

　　7.契合设计性

　　铝材可以做各种表面抛光，颜色也多种多样，诸如阳极化或涂层等，建筑师可以以此满足建筑物对美的需求，铝材的应用潜力会进一步扩大。表面处理等工序也有助于提高材料的耐久性和抗腐蚀能力，同时，材料的表面也易于清洁。采用薄的铝框架，最大限度地让窗体有透明感，也可以优化建筑物包括采光在内的性能。自然采光量增加，入住者会感觉舒适，同时也利于身心健康，另外也减少了对人造光的需求量，大大增强了建筑物的可持续性。

　　而且，建筑物中大量拆卸下来的部件进入加工车间，以专门生产工业铝型材。铝框架用螺栓连接，而不是焊接，这种结构件用于建筑房屋，可以拆卸，同时也不影响梁柱的性能。

　　建筑范例：美国火炬松房

　　火炬松房位于美国马里兰切萨皮克湾海岸的一个岛上，建筑风格充分体现所在地的自然环境。火炬房的基地为木质结构，最大限度地保护了生态环境。火炬松房带来了一个全新高效的设计理念，它采用建筑信息模型（BIM），融合了结构单元的组合特性。房屋框架为Bosch Rexroth铝结构，它们通过螺栓组装，而不是将单元件焊接在一起，这种结构能够拆卸，同时也不会损害连接梁柱的性能。厨房、淋浴室和机械部件都是在异地加工的，利用螺栓脚手架将它们结合在一起。地板和墙面对插，不需要永久性的坚固件，也不需要灰浆涂抹。在拆卸之后，地面和墙面可以做为一个整体移动，梁柱脚手架部分可以拆开。

　　火炬松房易于拆卸，它的核心部件也易于再组装，因此，节省了材料内部固有的能源。脚手架、板块、地面墙面以及配套材料含有大量的能源，由于设计缜密、质量上乘，很明显，这些构件可以多次拆卸和再组装。设计的策略是考虑到它们的拆卸性能，而拆卸和再组装过程对材料内部贮存能源的损耗为最小值。