竣工于2015年的北京天桥艺术中心，秉承“琉光戏影、百年瞬间”的建筑设计理念，立面米黄色石材仿照传统民居以“砖墙”的建筑形式通透垒砌,富有节奏感、渐变灵动的砌筑方式与厚重的材质进行对比,捕捉了灵动的光影瞬间。
本文针对北京天桥艺术中心立面开放式石材幕墙方案进行回顾，对比国外工程案例.探索寻求更合理的幕墙结构设计。
北京天桥艺术中心外立面开放式石材幕墙，包含内、外两层结构。外侧由600mm(长)x 150mm(高)石块垒砌而成，石块沿水平方向间留有渐变空隙，墙厚200mm,墙高最大达到10m。内侧为隐框玻璃幕墙,内、外侧幕墙之间间距1m。为了实现开放式石材墙面渐变灵动的建筑形式，以及内、外侧幕墙间无任何遮碍物的视觉感受,采用了如下施工方案:1)采用108mm(直径)x5mm(壁厚)的圆钢管作为竖向龙骨;2)按照墙厚200mm,一个标准位置由前、后100mm厚两块石块组成，并开半圆槽口;3)石材重量通过连接件传递给竖向龙骨,竖向龙骨通过顶部、跨中、底部三点与土建主体结构连接;4)水平方向,石块间按规律留有渐变的空隙;竖直高度方向,每个石块两端重合处都有足够宽度去连接于竖向龙骨。为实现建筑效果,石块通透垒砌成独立的墙体，其墙后不宜加支撑,那么通过内在设置竖向龙骨能够提供给石块墙强度和刚度。竖向龙骨可以为单索或者是钢型材,如为单索,结构模型预应力体系,首先是顶、底两端支反力较大,现已施工完成主体结构难以承受。其次索结构变形大,按照国标规范，10m跨度最大允许挠度变形10x10/45=222mm;如为钢型材，结构模型压杆或拉杆体系。考虑主体结构条件，选择压杆体系的钢.型材为竖向龙骨,为增加安全度在跨中层间位置加设--单向约束铰接点。考虑石块易于安装和加工,采用圆形钢管作为竖向龙骨,将200mm墙厚石块分成前、后两块,开半圆形槽口。每个石块通过底部两侧转接件将重量传递给竖向钢龙骨,并在转接件上设置孔洞插人钢销定位。定位安装竖向钢龙骨→焊接转接件→由下到上垒砌石块。路易.威登高知店(位于日本高知市,结构设计师冈村仁先生)同样为双层外墙结构,内侧采用的是挤压成型的水泥板墙,中间留有一定间隔,外侧则是石块通透垒砌的方式将整个建筑包在其中。外侧开放式石材墙高11.5m,采用80mm厚石块。如此薄.而高的垒砌石块外墙在不加支撑的情况下,采用如下做法实现:在石块墙内沿高度方向设置拉伸钢杆,对离散的石块施压,通过拉伸钢杆来减少石块间的松动现象,从而使石块墙整体得到控制。
通过方案对比，路易.威登高知店开放式石块垒砌墙的施工方案更加巧妙,充分利用离散的构件材料性能，将石块与拉伸钢杆聚合形成整体的预应力墙,不仅实现了让人惊叹的建筑效果,而且该幕墙结构方案对土建主体结构的支座反力也在合理承受范围内。
本文对开放式石块垒砌墙的幕墙结构方案进行了分析探讨,为将来相似幕墙结构方案设计提供一种思路。做幕墙结构方案设计:不仅要剥离主次矛盾,从单一主受力构件来考虑结构方案;还应关注聚合的方法,把离散的构件组合成整体来考虑结构方案。在工程设计中,应勤于思考,寻求最合理的、可行的幕墙结构方案。