奇思妙想的石材幕墙设计广州歌剧院

广州歌剧院位于广州珠江新城中心区南部，濒临珠江，项目由扎哈·哈迪德设计，其构思以“圆润双砾”为命题，隐喻由珠江河畔的流水冲来两块漂亮的石头。远观整座建筑，仿佛是一对被江水冲刷形成的“砾石”，起伏的线条、引人入胜的轮廓与珠江水交相挥影，充满生命的活力。

项目的外壳结构为不规则钢结构，外层由石材和玻璃两种材料构成，复杂多变，充满奇思妙想。形体的创造由一块大石头出发，经过巧削妙磨，边、角全部“圆润”了，极具后现代未来主义的建筑风格。外围护结构强烈凹凸的不规则折面造就奇特的建筑造型，内部大跨度、大悬挑、倾斜的剪力墙、柱形成复杂的不规则建筑空间；大石头过百个面均为异形，以三角形分格才能共面平整施工，小石头也有几十个异形面，累计有多个面，各个面的圆润连接是本工程最大的挑战与难点。

屋面设计中，去水是需要首先解决的问题。每个屋面工程，必须先根据实际情况，计算面积和流水量，确定水流方向，另外屋面的坡度、排板的角度也至关重要，虹吸位置，水沟配置、深度宽度等都是要综合考虑的因素。

借鉴屋面挂石的成功经验，错缝、不分大小、顺畅排放，建筑师的宏观思维为项目实施带来许多便利。

石材选用

在石材选用上，需要根据不同场景、功能进行选择。本项目以屋面边缘作为界线，边缘线以上作为屋顶，选用30mm厚花岗岩，边缘线以下为蜂窝石材，石材与蜂窝复合总厚度为30mm。歌剧院石材（大石头）颜色为冰花蓝，多功能厅石材（小石头）颜色为浪花白。

同时，石材需满足弯曲强度不小于8.0MPa，吸水率应小于0.8%。此外，在花岗岩防水保护上，采用溶剂将高分子树脂注入石材的毛细孔中，经过渗透及4小时左右的养生期后，将会留下树脂成份，将毛细孔填满，以达到阻绝水份及污染的渗透作用。

本工程屋面及吊顶部分花岗岩的采用背槽式防坠落措施技术，花岗岩的背面复合层(由0.6~1.2mm高强纤维布加阻燃聚酯树脂合成)高强度纤维安全增强层，增加花岗岩幕墙的强度和安全性。花岗岩采用不锈钢(A4)背栓，并采用扩压环方式固定。背栓需达到花岗岩材抗拉、抗拔、抗剪的有关设计指标要求。

三向斜交整体帷幕体系

整个屋面系统设计中，在保证实现原建筑效果的前提下，重点要解决以下几个问题：做到安装方便、经济合理；保证建筑外围护系统技术上的可实现性；保证围护系统的防水、隔音、保温等各项性能要求；方案永久、经济、美观、环保。

广州大剧院三角形钢结构是无序的，很难用预先生产的檩条装上去，需要现场量度，立即生产，立即安装。外围护结构采用与建筑外形完全吻合的空间折板式三向斜交单层网格结构，共有个折面，59个转角和条棱线。小石头以白色为本色，同样，40个面均为异形，以三角形分格才能共面平整施工。大石头共有64个异形平面，要分别当成一个区域进行施工，各个的材料尺寸都不一样。

浮动压块三角玻璃系统

每个石头都有若干个采光区域，这些区域要做节能的中空玻璃帷幕，三角形或异形，尺寸不一。整个玻璃帷幕以高通透玻璃、多折面圆润、多曲面连接而成。可调的支承系统设计概念来源于异形帷幕所有的材料都是标准件，不同长度只做简单切断，提高工作效率，同时省去必需工艺、工匠的苦恼。

本项目中的创新做法卡压式结构方案，是在仍然用浮动压块式玻璃帷幕的情况下，把结构改一下，成为刚性机械固定可任意角度构造。构造一样，但由于角度、分片、尺寸全部不同，也有一定难度。

软硬防水内外多重兼顾

在防水层设计上，一般有三种做法：柔性防水、刚性防水以及刚性防水+柔性防水。

方案一：柔性防水

主体钢结构、次檩条、压型钢板底板、防潮层、隔音层和硬质保温层、PVC防水层龙骨+石材装饰层

优点是对建筑体型的适应性强，防水层造价低。缺点是石材装饰层、避雷系统、维护系统等需要大量的支撑穿透防水层，对防水层的性能和施工是巨大的考验，另外防水卷材的使用寿命二十年，可能不满足建筑寿命的要求。

从材料本身来讲，PVC卷材防水性能可靠，对建筑体型的适应性强，经济，如果能够妥善地解决石材支撑穿透防水层的技术难题，且不考虑材料的使用寿命，是一个很好的设计方案。

方案二：刚性防水

主体钢结构、次檩条、压型钢板底板、防潮层、隔音层和硬质保温层、直立锁边铝镁锰板防水层、龙骨+石材装饰层

防水板布置是根据流水方向、水沟位置决定大小和板型，尽量少使用异型板、扇板和弯板。优点是无穿透式防水，防水性能好，使用寿命长，维护费用较低。缺点是对建筑体型的适应性有一定限度，局部需采取特殊措施，设计和施工难度高，防水层造价较高。

方案三：刚性防水+柔性防水

主体钢结构、次檩条、压型钢板底板、防潮层、隔音层和硬质保温层、直立锁边铝镁锰板防水层+天沟与收边泛水位置满粘PVC防水卷材、龙骨+石材装饰层。

采用这种方案，直立锁边板板面本身的防水性能可靠，收边泛水和天沟位置是薄弱环节，受节点设计、施工安装等方面的影响，容易产生渗漏隐患，在这些位置附加一道柔性防水卷材，作为有益的补充，能够确保屋面系统的防水性能。

石材、防水板节点处理

玻璃与防水板、排水天沟的对接处理节点

防水卷材

柔性防水系统的圆润平滑功能

该系统主要为石材装饰层+龙骨+EPDM防水层+聚氨酯发泡防水层+保温层+隔声钢底板屋面+檩条+主体钢结构。

对建筑体形的适应性强，对尖角、不规则小面、小半径圆弧的防水层的设计施工具有优势。妥善地解决石材支撑穿透防水层的技术难题，石材面与玻璃交界处设置天沟过渡，天沟外表面铺设EPDM防水卷材，采用虹吸排水方式，使整个工程在理论上做到滴水不漏。

石材内外弧圆润平滑处的节点

非常规外观的问题和缺陷

沉重材料因为徐变和蠕变，每隔几年要调整。美丽的浪花白材料，因为尘埃污垢，无人清洗，会造成构造破坏。各种问题的存在使得整个建筑并不完美，这些问题也是值得大家在后续的项目中值得注意的。