張司騰 李興鋼 夏露 張哲

中國建筑設(shè)計研究院有限公司

金屬擴(kuò)張網(wǎng)是延慶冬奧村項目使用的主要裝飾材料之一。雖然擴(kuò)張網(wǎng)已在國內(nèi)外眾多工程中出現(xiàn)，但其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1主要針對材料本身的技術(shù)要求，缺乏直接指導(dǎo)或啟發(fā)設(shè)計的文本與圖集。由于國內(nèi)工程運(yùn)作方式要求在招標(biāo)階段明確材料的各項技術(shù)參數(shù)，因此有必要在工程設(shè)計階段對材料的技術(shù)參數(shù)及其原理機(jī)制進(jìn)行深入了解。由于擴(kuò)張網(wǎng)尺寸、材質(zhì)、涂裝等方面具有多樣性，筆者建議在工程中做實際樣板來檢驗效果。樣板的對比研究有助于完善設(shè)計、提高施工質(zhì)量，從而達(dá)到更好的建筑效果。

1 金屬擴(kuò)張網(wǎng)材料介紹

金屬擴(kuò)張網(wǎng)（又稱鋼板網(wǎng)2、拉伸網(wǎng)、沖剪網(wǎng)）作為建筑材料，具備透光、經(jīng)濟(jì)、堅固、易于制造、美觀的特點，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挿?，如裝飾性幕墻、鋼構(gòu)平臺、抹灰層中的掛網(wǎng)、欄板、吊頂、室內(nèi)隔斷、家具、通風(fēng)口等。金屬擴(kuò)張網(wǎng)的安裝使用可參考推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)3《鋼板網(wǎng)》（GB/T 33275-2016），其他金屬材質(zhì)擴(kuò)張網(wǎng)4在引用該標(biāo)準(zhǔn)的同時，也應(yīng)符合其他材料相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5。

1.1 材質(zhì)及表面處理

擴(kuò)張網(wǎng)一般由金屬板或金屬卷材加工而成，板幅尺寸與原材的板幅相關(guān)，橫向與原板幅基本相同，長向長于原有板幅。常用材質(zhì)為低碳鋼、不銹鋼、鋁、耐候鋼，其他如黃銅、鈦及鎳等也偶有使用，但是多數(shù)以鋼和鋁擴(kuò)張網(wǎng)為主。一般具有一定韌性、可彎曲折疊的金屬或合金板材，理論上都可加工為擴(kuò)張網(wǎng)。不同材質(zhì)的擴(kuò)張網(wǎng)在理化、力學(xué)性能、安裝方式、整體效果等方面皆有所區(qū)別。例如，鋁擴(kuò)張網(wǎng)較同規(guī)格尺寸的鋼擴(kuò)張網(wǎng)整體強(qiáng)度低，但鋁網(wǎng)更輕，防腐性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋼網(wǎng)，因此需根據(jù)實際工程情況選擇材料。

金屬擴(kuò)張網(wǎng)屬于金屬板的冷加工，由于防腐防銹問題，金屬需要做表面處理，不同的表面處理直接影響表觀質(zhì)感及理化性能，造價也相差較大。常用的處理方式如鍍鋅、氟碳噴涂、粉末噴涂、陽極氧化等，適用于金屬材料表面的處理方式，基本也適用于金屬擴(kuò)張網(wǎng)。例如，位于法國圣路易斯文化體育社區(qū)中心Le Forum，采用了添加銅粉的清漆涂裝鋁擴(kuò)張網(wǎng)，表面形成紅銅色同時又保持了鋁的光澤，通過立面的材料回應(yīng)了該地區(qū)周邊建筑的紅色屋頂所代表的工業(yè)歷史（圖1，2）。

1.2 制造工藝

擴(kuò)張網(wǎng)的制造工藝較為成熟，主要采用沖剪工藝6。沖剪機(jī)自金屬板邊緣開始向下沖剪，放在平臺上的金屬板在被切割的同時被拉伸，沖剪機(jī)向上抬起，加工出一整排的網(wǎng)孔。每沖剪一次，機(jī)床按梗絲寬度沿縱向推進(jìn)金屬板，刀具沿橫向、按長節(jié)距的一半移動，再進(jìn)行向下沖剪（圖3）。擴(kuò)張網(wǎng)成型后，整體送入校平機(jī)的輥筒間進(jìn)行平整，然后送入裁剪機(jī)按需求板幅進(jìn)行裁剪，最后根據(jù)需求進(jìn)行表面處理。擴(kuò)張網(wǎng)在制造過程中屬于冷加工，不僅能減少原板材的浪費、避免制造垃圾的產(chǎn)生，而且只通過物理加工即可形成更大的板幅、更多樣的空間結(jié)構(gòu)。

1 法國Leforum 整體效果及局部

2 法國Leforum 整體效果及局部

3 沖剪式制造擴(kuò)張網(wǎng)過程示意圖

4 擴(kuò)張網(wǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

5 同一規(guī)格擴(kuò)張網(wǎng)的平面投影與空間投影

表1 不同尺寸擴(kuò)張網(wǎng)的尺寸參數(shù)

1.3 形式尺寸

擴(kuò)張網(wǎng)的外觀樣式主要分為縱向擴(kuò)張網(wǎng)和橫向擴(kuò)張網(wǎng)7，其中橫向擴(kuò)張網(wǎng)包括有筋擴(kuò)張網(wǎng)、無筋擴(kuò)張網(wǎng)（又稱批蕩網(wǎng)），這兩種主要作為建筑輔材應(yīng)用于粉刷層，不在本文論述范圍內(nèi)?？v向擴(kuò)張網(wǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)包括：網(wǎng)面尺寸——網(wǎng)面長度（L）、網(wǎng)面寬度（B），網(wǎng)格尺寸——短節(jié)距（TL）、長節(jié)距（TB）、絲梗寬度（b），以及金屬板厚度（d）、黏結(jié)帶寬（N）（圖4）8。其中，短節(jié)距和長節(jié)距指投影面上的尺寸。

不同尺寸規(guī)格的縱向擴(kuò)張網(wǎng)，效果迥異。在實際工程設(shè)計中，可參照國標(biāo)中列出的常見形式尺寸9篩選使用，也可根據(jù)實際需要定制。如表1所示，尺寸參數(shù)10并不能直觀反應(yīng)其實際樣式，因此實際工程中參數(shù)僅用于配合實體樣板對材料進(jìn)行描述。

1.4 孔型

擴(kuò)張網(wǎng)的網(wǎng)孔形式多樣，包括菱形孔、魚鱗孔、六角形孔、圓形孔、異型孔、組合孔（如龜甲孔）等?？仔褪峭庥^樣式的描述，是行業(yè)內(nèi)約定俗稱的稱謂，國標(biāo)中沒有準(zhǔn)確定義，甚至不同廠家指向性也并不統(tǒng)一。在設(shè)計文件中可對基本形式尺寸做出規(guī)定，并繪制相應(yīng)大樣圖，直觀地表達(dá)實際效果。

1.5 厚度

擴(kuò)張網(wǎng)的形式特點決定了其實際空間厚度大于金屬板本身厚度，可按式一11進(jìn)行粗略計算：

H擴(kuò)張網(wǎng)的空間厚度，TL短節(jié)距，b絲梗寬度，d金屬板厚度。由于孔型、金屬材質(zhì)柔韌性的區(qū)別，實際擴(kuò)張網(wǎng)的空間厚度可能會有所差別，但基本可用此推算。在實際工程中使用擴(kuò)張網(wǎng)時，時常采用角鋼（角鋁）或槽鋼（槽鋁）收邊，因此需保證擴(kuò)張網(wǎng)不會超出角鋼尺寸，角鋼的尺寸也會影響幕墻的整體計算。

1.6 絲梗斜度

縱向擴(kuò)張網(wǎng)中短節(jié)距及絲梗寬度決定了每個截面的斜度，單元網(wǎng)格縱向截面絲梗斜度與板面方向夾角約為arccos（2b/TL）。當(dāng)設(shè)計中需要遮擋某些特定角度的視野或某一時段陽光時，便要確定擴(kuò)張網(wǎng)單元網(wǎng)格絲梗的角度。

1.7 擴(kuò)張率、孔隙率、理論重量

擴(kuò)張率為本文定義的概念，指擴(kuò)張網(wǎng)擴(kuò)張后尺寸相對原板幅的百分比。縱向擴(kuò)張網(wǎng)只在縱向發(fā)生了擴(kuò)張，擴(kuò)張率指縱向方向的變化，其值約為短節(jié)距/兩倍絲梗寬度（TL/2b）。擴(kuò)張率主要應(yīng)用在生產(chǎn)備料及成本測算中。

擴(kuò)張網(wǎng)是一種空間材料，其孔隙率指孔在板面的垂直投影的平面孔隙率，或每個孔所處空間面的空間孔隙率（圖5）。平面孔隙率可按式二進(jìn)行粗略計算：

為簡便計算，忽略了板材本身厚度的影響，板材越厚、絲梗斜度越大、公式計算結(jié)果數(shù)值越大，但作為裝飾材料使用時，厚度往往不超過4mm，因此結(jié)果的偏差基本在可接受的范圍內(nèi)?？紫堵识酁檎陉枴⑽暩袈?、通風(fēng)等需求的選材依據(jù)，若在使用過程中需要更精確的孔隙率數(shù)據(jù)，仍需在實際項目中進(jìn)行更深入的模擬分析。空間孔隙率受材料的空間性、單元的彎曲變化等原因的影響，難以通過公式計算，但可通過局部單元三維建模的方式得到結(jié)果，而且由于網(wǎng)的空間特點，一般空間孔隙率會遠(yuǎn)大于平面孔隙率。

擴(kuò)張網(wǎng)屬于冷加工材料，重量基本來自原材料本身12，理論重量≈同厚度板材理論重量/擴(kuò)張率。在實際工程中，擴(kuò)張網(wǎng)也常通過重量核算造價。

2 擴(kuò)張網(wǎng)的性能及功用

2.1 力學(xué)性能

相比于其他的半透明金屬材料（如穿孔金屬板、金屬編織網(wǎng)），擴(kuò)張網(wǎng)有更好的面外強(qiáng)度，其總厚度大于原材金屬板，具有更好的慣性矩，這使其更適合安裝在承受風(fēng)荷載的立面上。國內(nèi)關(guān)于擴(kuò)張網(wǎng)力學(xué)性能的研究較少13，還未能完整建立其力學(xué)性能與擴(kuò)張網(wǎng)厚度、尺寸、板幅、材料等之間的關(guān)聯(lián)體系。但顯而易見，其整體厚度、梗絲寬度、原材板厚對整體強(qiáng)度都有影響。

國內(nèi)有眾多工廠生產(chǎn)用于承重的重型鋼板網(wǎng)，但國內(nèi)無規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或其他依據(jù)說明其承載力與實際尺寸的關(guān)系，因此制約了其在正式工程中作為承重構(gòu)件的應(yīng)用。前蘇聯(lián)鋼板網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中說明了其承載力與擴(kuò)張尺寸的關(guān)系，與常用的金屬承重材料鋼格柵板14相比，同材質(zhì)、同重量的情況下，鋼擴(kuò)張網(wǎng)承載力性能優(yōu)于鋼格柵板。

目前在國內(nèi)實際工程中難以將擴(kuò)張網(wǎng)直接用作承重構(gòu)件，但用作欄板、幕墻飾面材料時，仍會涉及抗側(cè)推力計算、風(fēng)荷載計算等，擴(kuò)張材料的非線性受力情況使得一般機(jī)構(gòu)難以對其進(jìn)行精確計算，只能依靠供貨方的工程經(jīng)驗和實際試驗來確定。筆者倡議開啟擴(kuò)張網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的專項研究，并出臺更多規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而推廣擴(kuò)張網(wǎng)的應(yīng)用。

2.2 吸聲性能

擴(kuò)張網(wǎng)作為吸聲材料在建筑以外的領(lǐng)域已有所應(yīng)用。例如，機(jī)械設(shè)備排風(fēng)口、音響設(shè)備表面的吸聲機(jī)制與穿孔金屬板相同，都屬于共振吸聲結(jié)構(gòu)。國內(nèi)針對擴(kuò)張網(wǎng)吸聲的研究較少，但關(guān)于穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的研究非常全面，其結(jié)論也適用于擴(kuò)張網(wǎng)15。與其他吸聲材料相比，金屬擴(kuò)張網(wǎng)具有價格低廉、抗腐蝕、堅固、防火、防潮、美觀、易清理等優(yōu)點，更適用于工廠、設(shè)備機(jī)房、公路等噪聲環(huán)境。

共振吸聲結(jié)構(gòu)需與背后空氣層及基層形成的空腔共同作用，該結(jié)構(gòu)在共振頻率附近有最大的吸聲系數(shù)，偏離共振峰越遠(yuǎn)，吸聲系數(shù)越小，其最大吸聲系數(shù)約為0.3～0.6。金屬擴(kuò)張網(wǎng)的共振頻率主要在中低頻，因此對中低頻的噪聲有較好的吸聲作用。擴(kuò)張網(wǎng)規(guī)格與吸聲性能相關(guān)性的具體變化規(guī)律如表2所示。

隨著空腔深度增大，在50～6 400Hz頻率范圍內(nèi)，穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)多個共振頻率，空腔深度越大，共振頻率的個數(shù)越多。由于共振吸聲結(jié)構(gòu)在超出共振頻率附近的吸聲系數(shù)急劇降低，若想吸聲頻帶拓寬范圍，可在其背后附加多孔吸聲材料。同時還應(yīng)注意當(dāng)穿孔率大于20%時，聲學(xué)作用就忽略不計，因此當(dāng)使用擴(kuò)張網(wǎng)作為吸聲材料時，往往擴(kuò)張網(wǎng)的透光率也會隨之降低。在實際工程中應(yīng)根據(jù)實際吸聲要求或更準(zhǔn)確的聲學(xué)分析來選擇適合的擴(kuò)張網(wǎng)。

2.3 遮陽、隔熱、通風(fēng)

當(dāng)擴(kuò)張網(wǎng)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，形成了建筑物與其周圍環(huán)境之間的第一道防護(hù)屏障，提供了遮陽、隔熱、通風(fēng)作用，可有效提高建筑在濕熱/炎熱環(huán)境中的節(jié)能水平。擴(kuò)張網(wǎng)裝飾層作為一種被動式節(jié)能手段，兼顧建筑的整體熱工性能和視覺舒適性。相比復(fù)雜的機(jī)械化遮陽系統(tǒng)，擴(kuò)張網(wǎng)的表皮可定義整個建筑物的外觀，并降低建筑能耗。國內(nèi)目前還未有針對擴(kuò)張網(wǎng)遮陽隔熱的研究，本文引用了部分國外研究的結(jié)論。

（1）陽光的直接輻射對建筑影響較大，擴(kuò)張網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)中梗絲的特殊角度對特定區(qū)間的直射陽光有明顯的阻隔作用，同時可引入漫射光，確保建筑物內(nèi)部擁有健康的視覺環(huán)境。作為一種金屬產(chǎn)品，人們較為擔(dān)心太陽輻射下擴(kuò)張網(wǎng)因溫度上升而帶來的輻射效應(yīng)。一方面，在設(shè)計中需考慮顏色、光澤度對吸收輻射熱的影響，如淺色的光滑材料可更好地隔熱；另一方面，空隙形成的通風(fēng)效果使得通常情況下擴(kuò)張網(wǎng)都不會到達(dá)很高的溫度。

表2 擴(kuò)張網(wǎng)規(guī)格與吸聲性能相關(guān)性具體變化規(guī)律

6 西班牙薩拉曼卡大學(xué)M2 技術(shù)大樓立面擴(kuò)張網(wǎng)

7 阿姆斯特丹Woning K-14 類似護(hù)窗板的擴(kuò)張網(wǎng)

8 紐約新藝術(shù)博物館整體效果及轉(zhuǎn)角局部

9 紐約新藝術(shù)博物館整體效果及轉(zhuǎn)角局部

10 丹麥Dokk1 圖書館整體效果及局部

11 擴(kuò)張網(wǎng)的四種不同擺放方式

12 新加坡Sky Terrace@Dawson 住宅整體效果及局部

13 新加坡Sky Terrace@Dawson 住宅整體效果及局部

（2）陽光被擴(kuò)張網(wǎng)遮擋產(chǎn)生的陰影圖案也是影響因素之一。較大的孔洞會形成斑駁的陰影，產(chǎn)生眩目感，因此并不適合需要精密工作的空間，如實驗室、車間、辦公室，常用于運(yùn)動、休閑、文化、商業(yè)場所。

（3）相比于金屬穿孔板、百葉等其他遮陽設(shè)施，由于擴(kuò)張網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)帶來了更好的強(qiáng)度，因此可采用更高的孔隙率，從而獲得更通透的視野及更好的通風(fēng)效果，也可采用更薄的金屬板材，節(jié)省材料。更細(xì)的梗絲雖然可以提供更均勻的光照效果，但不具備隔熱、遮陽作用，在進(jìn)行工程設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。

（4）擴(kuò)張網(wǎng)本身的規(guī)格參數(shù)、日光的相關(guān)參數(shù)（包括入射光方向、太陽方位角和太陽高度）、擴(kuò)張網(wǎng)顏色是影響擴(kuò)張網(wǎng)陽光透射情況的三個主要因素。由于可變條件較多，特定參數(shù)或參數(shù)組與遮光效果之間難以呈現(xiàn)嚴(yán)格的線性關(guān)系，因此當(dāng)項目需要精準(zhǔn)的遮陽設(shè)計時，有必要進(jìn)行特定的模擬。

擴(kuò)張網(wǎng)作為外遮陽，在大部分實際工程應(yīng)用中較為靈活。例如，Sanchez Gil Arquitectos事務(wù)所設(shè)計的西班牙薩拉曼卡大學(xué)M2技術(shù)大樓采用開敞式外通風(fēng)雙層幕墻，外層為可機(jī)械化移動的擴(kuò)張網(wǎng)，用于控制射入建筑內(nèi)的日光，內(nèi)層為實際的室內(nèi)外邊界，根據(jù)建筑的不同朝向，雙層幕墻對應(yīng)設(shè)置了不同深度的空腔，既遮陽又隔熱、通風(fēng)（圖6）；位于阿姆斯特丹的“Woning K-14”項目在窗戶外側(cè)采用了類似護(hù)窗板的形式，關(guān)閉時能呈現(xiàn)完整的立面，將窗戶完全遮擋住，可根據(jù)采光需要手動開閉（圖7）。

3 建筑學(xué)語境中的擴(kuò)張網(wǎng)

3.1 清晰的體量與模糊的邊界

SANAA事務(wù)所設(shè)計的新藝術(shù)博物館立面完全被陽極氧化鋁擴(kuò)張網(wǎng)包裹。同一個空間網(wǎng)格單元的陣列重復(fù)形成了立面，六個不同的方盒子單元垂直堆放并平面移位，形成了微妙的體量關(guān)系。金屬網(wǎng)如一層微妙、柔和又閃閃發(fā)光的皮膚，隨著視角的移動動態(tài)變化。陽極氧化的表層敏感地捕捉了陽光，背后的墻體接受過濾后的陽光和陰影，構(gòu)成復(fù)雜多變的光影效果。建筑體塊清晰而邊界模糊，“不確定性”由此呈現(xiàn)。建筑日復(fù)一日地被光線激活，充滿活力、變化無窮（圖8，9）。

丹麥?zhǔn)聞?wù)所SHL設(shè)計的Dokk1圖書館位于丹麥奧胡斯河口，一個被擴(kuò)張網(wǎng)覆蓋的多面體體量放置在開放的平臺上，輕軌從平臺下方穿過。擴(kuò)張網(wǎng)在這里充分發(fā)揮了作為飾面材料的優(yōu)勢，均質(zhì)的拉伸單元包裹著每一個切面，板網(wǎng)的分縫消失不見，金屬的質(zhì)感、孔隙的陰影、背后的實墻、絲網(wǎng)的彎折創(chuàng)造了一種全新的肌理，金屬擴(kuò)張網(wǎng)實現(xiàn)了完整的、充滿張力的多面體量，暗合了周邊的城市和港口的工業(yè)機(jī)械感。擴(kuò)張網(wǎng)大面積覆蓋建筑體量時，有力地強(qiáng)化了抽象的體塊。同時可以看到，網(wǎng)類材料在消化復(fù)雜立面和形體方面具有的潛力——更少的材料分縫形成了更完整的立面（圖10）。

3.2 方向性與空間性

由于沖剪的工藝特點，擴(kuò)張網(wǎng)自然帶有方向性，這也是區(qū)別于穿孔板、格柵等其他通透類材料的重要特征。簡單平實的制造過程使擴(kuò)張網(wǎng)擺脫平板材料的特性，成為一種空間材料，為過濾光、水、風(fēng)提供了可能性。

縱向擴(kuò)張網(wǎng)的縱向截面都為一個斜向方向，在立面上使用時，方向的不同會使斜面全處于迎光面或背光面，單元網(wǎng)格一側(cè)尖（或平）、一側(cè)弧的朝向變化也會形成不同效果。當(dāng)擴(kuò)張網(wǎng)以正交體系用于立面裝飾時，存在四種擺放方式，按順時針方向分別是背光尖點向上、迎光尖點向下、迎光尖點向上、背光尖點向下。圖11為同一張擴(kuò)張網(wǎng)在改變擺放方式后，在同一地點、同一陽光條件、同一視角的效果。此外，斜面的朝向還會影響橫向雨水的引流方向，當(dāng)然即使雨水向內(nèi)側(cè)引流，也能通過技術(shù)手段組織排水，但在某些情況下仍需關(guān)注此問題。

由SCDA Architects 設(shè)計的新加坡Sky Terrace@Dawson住宅區(qū)使用了幾種不同尺寸規(guī)格的鋁擴(kuò)張網(wǎng)，以不同方向排布于樓梯間及汽車坡道的外側(cè)立面，創(chuàng)造了豐富、動態(tài)的立面效果，在視線上引入了綠色、生態(tài)的景色，也為內(nèi)部空間帶來了更多日光，提供了更好的通風(fēng)條件（圖12，13）。

14 巴塞爾舒拉格美術(shù)館大門整體效果及局部

15 巴塞爾舒拉格美術(shù)館大門整體效果及局部

16 蘇黎世Toni Areal 整體效果及局部

17 蘇黎世Toni Areal 整體效果及局部

18 兩層擴(kuò)張網(wǎng)形成的摩爾紋效果

19 攀爬植物擴(kuò)張網(wǎng)外部效果

20 比利時布魯日警察局辦公樓立面效果及局部

21 比利時布魯日警察局辦公樓立面效果及局部

3.3 柔軟與堅韌的對峙

金屬網(wǎng)類利用金屬材料的柔韌性與本身存在的空間結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生更好的面外強(qiáng)度及平整度。擴(kuò)張網(wǎng)的可彎曲程度主要受限于板厚及網(wǎng)孔構(gòu)成的空間形態(tài)，較大曲率的擴(kuò)張網(wǎng)可在小尺度層面作為彎曲的構(gòu)件，較小曲率則在大尺度層面成為建筑的覆層。

赫爾佐格與德梅隆事務(wù)所設(shè)計的巴塞爾舒拉格美術(shù)館的主入口大門使用了較小尺度的擴(kuò)張網(wǎng)。大門表面的紋樣是放大了1倍的墻面肌理，孔洞的光影與起伏的波浪交融相映，與整體墻面凹凸不平的混合骨料混凝土有著微妙的協(xié)調(diào)感，維持了建筑從土中升起的粗糲厚重感。建筑師用一種充滿現(xiàn)代感、金屬質(zhì)感、幻化多變又堅硬冷峻的材料呈現(xiàn)了一種奇妙的動態(tài)粗糙感。帶有復(fù)雜矛盾對峙感的大門，讓參觀者在進(jìn)入博物館的一刻就接受到了這種暗示（圖14，15）。瑞士EM2N事務(wù)所設(shè)計的蘇黎世綜合性公共改造項目Toni Areal采用成模數(shù)的波浪形擴(kuò)張網(wǎng)作為外立面，創(chuàng)造了一種新韻律的立面節(jié)奏，簡單的曲面有效地捕捉了陽光，賦予了建筑新的城市形象（圖16，17）。

3.4 形式的衍生

兩層擴(kuò)張網(wǎng)重疊時將產(chǎn)生摩爾紋的干涉影像，并且隨著視點的變化摩爾紋圖案也隨之動態(tài)變化。摩爾紋效果不僅受兩層擴(kuò)張網(wǎng)的規(guī)格影響，還受兩層網(wǎng)之間的距離及觀者視點的影響，在較遠(yuǎn)距離情況下，兩層網(wǎng)規(guī)格的差異性也將帶來更多的圖案可能性，在實際工程中可通過對比不同的樣板來確認(rèn)最終選擇（圖18）。

擴(kuò)張網(wǎng)可作為植物的附著墻體，梗絲的多方向性為攀爬性植物提供了向上的臺階，陽光、雨水、風(fēng)通過孔隙滋養(yǎng)植物，部分枝條也可從網(wǎng)孔中穿過，讓綠植攀附在內(nèi)外兩層界面。綠植與擴(kuò)張網(wǎng)的組合填補(bǔ)了孔隙透出的背墻，形成新的立面肌理（圖19）。

4 擴(kuò)張網(wǎng)支承體系

擴(kuò)張網(wǎng)作為外裝飾時仍為一種建筑幕墻，其安裝過程簡便快捷，網(wǎng)在工廠中成型，施工現(xiàn)場基本不需要裁切即可直接固定于支承結(jié)構(gòu)體系上。擴(kuò)張網(wǎng)的通透特性決定了其背后的支承體系將與擴(kuò)張網(wǎng)共同呈現(xiàn)。

擴(kuò)張網(wǎng)幕墻系統(tǒng)屬于構(gòu)件式開放幕墻，可參考金屬板幕墻的部分規(guī)范要求，但擴(kuò)張網(wǎng)作為空間材料與常規(guī)金屬板材料有所區(qū)別。筆者認(rèn)為，在保證安全的前提下，規(guī)范中的部分技術(shù)要求可適當(dāng)放寬，如在抗風(fēng)性能方面，擴(kuò)張網(wǎng)具備一定的面外強(qiáng)度、孔隙率高，雖然強(qiáng)度暫難以量化，但在抗風(fēng)性能上明顯優(yōu)于同材料、同厚度的金屬板，甚至是同孔隙率的穿孔板。若滿足規(guī)范計算撓度要求，則會導(dǎo)致框料尺寸較大，不僅影響美觀，還會造成一定程度的浪費。當(dāng)擴(kuò)張網(wǎng)直接作為外圍護(hù)層使用時，其安全性能尤為重要。例如，某些外廊式建筑將其直接作為外圍護(hù)使用，這時需重點關(guān)注其耐撞擊性能、承重力性能并從嚴(yán)執(zhí)行，此時擴(kuò)張網(wǎng)的強(qiáng)度應(yīng)作為專項計算16，并進(jìn)行實體試驗。

鋁由于其顯著的耐腐蝕性能，是最常見的擴(kuò)張網(wǎng)原材，在構(gòu)造上與鋁板幕墻類似。常規(guī)較為經(jīng)濟(jì)的龍骨體系材料為鍍鋅鋼，由于鋼、鋁之間無法焊接，因而鋁擴(kuò)張網(wǎng)可固定在鋁框上，鋁框再與主龍骨栓接或鉚接，或通過轉(zhuǎn)接件直接固定在主龍骨上。從直觀上看，常見的擴(kuò)張網(wǎng)體系可分為帶框體系和不帶框體系兩種。

4.1 有框體系

比利時布魯日警察局辦公樓項目采用3mm厚度的鋁制擴(kuò)張網(wǎng)，擴(kuò)張網(wǎng)最邊緣為半網(wǎng)孔，每隔一個網(wǎng)眼和扁鋁邊框焊接一次，扁鋁邊框每五個網(wǎng)眼和主龍骨進(jìn)行栓接。擴(kuò)張網(wǎng)的邊緣單元常規(guī)做法是在半網(wǎng)孔處斷開，因此在與相鄰網(wǎng)板齊縫時可組成新的網(wǎng)孔（圖20，21）。

KC Design Studio設(shè)計的臺灣住宅改造項目，由于地處高密度住宅區(qū)，擴(kuò)張網(wǎng)直接作為外圍護(hù)化解了采光與隱私的矛盾。街區(qū)立面上，建筑首層采用了更小網(wǎng)孔尺寸和低孔隙率的擴(kuò)張網(wǎng)，以保證私密性，其余3層為同一規(guī)格，以維持立面的整體性。擴(kuò)張網(wǎng)的梗絲斜面向下，在阻隔街區(qū)行人視線的同時，為室內(nèi)引入了更多光線。主龍骨隱藏在帶凹槽較窄的次龍骨后，一層的擴(kuò)張網(wǎng)直接焊接在次龍骨上，其余的大尺寸擴(kuò)張網(wǎng)鉚接在斜向轉(zhuǎn)接件上，轉(zhuǎn)接件與主龍骨焊接，主龍骨固定于主體結(jié)構(gòu)上。立面上三個主要的洞口統(tǒng)一在豎向龍骨模數(shù)下，讓居住者可以更直接地與街區(qū)對話（圖22，23）。

比利時Parc Sainte Agathe公園的出入口與圍墻采用耐候鋼擴(kuò)張網(wǎng)。擴(kuò)張網(wǎng)橫向放置，網(wǎng)孔呈豎向。擴(kuò)張網(wǎng)梗絲直接焊接在鋸齒形扁鋼上，斜向的鋸齒與同為斜向的梗絲對應(yīng)，網(wǎng)幅的橫向邊緣則直接與外框扁鋼收邊連接。較大的單張網(wǎng)幅中間增加了數(shù)根鋸齒形扁鋼以增加網(wǎng)面的整體強(qiáng)度，扁鋼與外框架連接形成整體墻面（圖24）。

4.2 無框體系

SANAA設(shè)計的紐約新藝術(shù)博物館，70ft長的立面由18塊4ft寬的擴(kuò)張網(wǎng)覆蓋，每張網(wǎng)都在半孔位置裁剪，相鄰網(wǎng)的交接處相疊一個黏結(jié)段的寬度，以消化板幅的誤差并實現(xiàn)立面的連續(xù)性及完整性。安裝方式類似于瓦的交疊，較小的孔尺寸掩蓋重疊的位置及與墻面的連接點，擴(kuò)張網(wǎng)4ft寬的方向包括了6個魚鱗孔。板塊采用無框體系，達(dá)到了更純粹的外觀效果。為保證網(wǎng)的自身強(qiáng)度，選擇了4mm厚的陽極氧化鋁板擴(kuò)張網(wǎng)。固定在基墻龍骨上的角碼直接栓接網(wǎng)的梗絲黏結(jié)段，其斜度與梗絲的斜度一致。橫向每5個孔、豎向每7個孔設(shè)置一個連接點，體量轉(zhuǎn)角處外挑一個網(wǎng)孔的寬度，轉(zhuǎn)角兩邊則做開放處理。

SANAA設(shè)計的日本東京燈具展示店玻璃的外側(cè)覆蓋了一層懸掛體系的擴(kuò)張網(wǎng)，玻璃外側(cè)的網(wǎng)與實體墻外側(cè)的網(wǎng)呈現(xiàn)了完全不同的效果。日間朦朧可見室內(nèi)的微光，整個體量如同被籠罩在一層白紗下；夜間室內(nèi)的燈光透出，精心設(shè)計的多種燈具將建筑點亮，營造了溫馨的街角氛圍。吊索固定在頂龍骨與地面之間，最小化了支承體系對外觀效果的影響。為了保證網(wǎng)在吊掛后的穩(wěn)定性，減少背后吊索的數(shù)量，網(wǎng)與網(wǎng)之間重疊一個完整的孔，并在重疊的梗絲上設(shè)置吊索及固定鎖具，同時固定左右兩張網(wǎng)，角碼的樣式與紐約新藝術(shù)博物館項目相同。鎖具的上下再補(bǔ)充兩個對穿固定件，加強(qiáng)網(wǎng)間的穩(wěn)定性。與紐約新藝術(shù)博物館項目轉(zhuǎn)角處網(wǎng)直接對齊的做法相比，該項目中的網(wǎng)都在近人處，為避免剮蹭，體量轉(zhuǎn)角處的網(wǎng)在一個整孔處彎折，藏于另一方向的網(wǎng)后，梗絲網(wǎng)孔分別對齊。轉(zhuǎn)角兩張網(wǎng)之間只視覺貼合而并不相互固定，每個網(wǎng)依然固定于背后的鎖具上（圖25，26）。

5 延慶冬奧工程中的實踐

5.1 延慶冬奧村

延慶冬奧村位于北京市延慶區(qū)小海陀山腳下，由于山林的特殊場地特征，在部分高差較大的區(qū)域采用了鋼筋混凝土樁板式擋土墻。這種擋墻會直接暴露在人的可視范圍內(nèi)，常見的處理方法是將混凝土的表面鑿毛處理，捕捉光影形成特殊的肌理感，甚至也可將鑿毛肌理圖案化。但經(jīng)實際樣板試驗后，鑿毛效果并不理想，而且大面積混凝土鑿毛不僅會造成一定程度的粉塵污染，高漲的人工費也使項目不宜采用需要大量人工投入的工作。另一種選擇是沿用奧運(yùn)村的主要飾面石籠墻，既可與冬奧村和諧統(tǒng)一，又可融入山林環(huán)境。但擋土墻較高，使用石籠墻會增加造價，并且高處的石籠具有一定的安全隱患。大面積石籠缺少變化，易產(chǎn)生視覺疲勞，若在石籠墻上增加構(gòu)圖元素又顯得裝飾性過強(qiáng)，失去了意義。設(shè)計團(tuán)隊最終選擇了擴(kuò)張網(wǎng)作為外表層，其便捷的施工、低廉的造價、美觀的效果等優(yōu)點都適用于冬奧項目。擴(kuò)張網(wǎng)還可作為植物的附著墻體，隨著時間的推移，建筑立面甚至?xí)鸩诫[于自然山林之中。由此來看，擴(kuò)張網(wǎng)的使用也符合綠色辦奧理念。

22 臺灣某住宅改造項目立面效果及局部

23 臺灣某住宅改造項目立面效果及局部

24 比利時Parc Sainte Agathe 公園出入口立面效果及局部

25 東京某展示店整體效果及局部

26 東京某展示店整體效果及局部

27 6 組團(tuán)車庫外擴(kuò)張網(wǎng)鋼結(jié)構(gòu)體系

28 冬奧村雪季試上墻的擴(kuò)張網(wǎng)局部效果

29 冬奧村雪季試上墻的擴(kuò)張網(wǎng)整體效果

綜合考慮位置、造價等因素，設(shè)計團(tuán)隊采用了相同規(guī)格尺寸的鋼和鋁兩種擴(kuò)張網(wǎng)材料，并設(shè)計了不同的構(gòu)造方式與外觀效果。例如，6組團(tuán)混凝土墻外立面位于冬奧賽時安檢廣場、停車廣場、西側(cè)2號路和纜車線路等重要區(qū)域視點范圍內(nèi)，南側(cè)擴(kuò)張網(wǎng)幕墻距背后基墻最遠(yuǎn)處預(yù)留了約2 400mm的空間，用于放置LED屏、電梯、樓梯和風(fēng)冷熱泵室外機(jī)組。結(jié)構(gòu)體系同時承擔(dān)由擴(kuò)張網(wǎng)幕墻、樓梯以及頂部觀景廊與光伏瓦遮陽棚組成的立體游廊體系。柱距模數(shù)為2m，鋼柱最高約16m，橫向每隔3.6m聯(lián)系橫梁拉結(jié)。每隔一個柱跨，柱子超出擴(kuò)張網(wǎng)頂部撐起觀景廊的斜屋面板，在保證結(jié)構(gòu)合理的前提下，盡量減少柱子對觀景的影響。為了消隱結(jié)構(gòu)，使其成為隱藏在擴(kuò)張網(wǎng)背后的一套網(wǎng)格，柱子及橫梁采用100mm×100mm的方鋼管。擴(kuò)張網(wǎng)單元未選擇在柱子中線處作為單元分縫，而是讓擴(kuò)張網(wǎng)單元橫向超出柱子邊緣，盡量在覆蓋背后結(jié)構(gòu)體系的同時，保留其模數(shù)邏輯在立面的可讀性。單元分為2 400mm寬U形網(wǎng)和1 800mm寬平板網(wǎng)兩種形式，橫截面上U形網(wǎng)在柱外側(cè)作為凸板，平板網(wǎng)在柱內(nèi)側(cè)作為凹板，相鄰單元交替進(jìn)退235mm，重構(gòu)了立面網(wǎng)絡(luò)的光影關(guān)系。高度方向上同冬奧村主體建筑的900mm模數(shù)和聯(lián)系橫梁的3.6m模數(shù)匹配（圖27）。

在設(shè)計之初，設(shè)計團(tuán)隊意圖使用轉(zhuǎn)接件直接固定擴(kuò)張網(wǎng)及其背后結(jié)構(gòu)，以省略邊框、削弱網(wǎng)格的單元感，但轉(zhuǎn)接件一方面會增加造價，另一方面在工期緊張的情況下，無邊框系統(tǒng)難以保證擴(kuò)張網(wǎng)的平整度，最終采用了帶有角鋁框的單元。角鋁框完整包裹兩種單元的各個邊緣，內(nèi)退的平板網(wǎng)角鋁陰角向外，U形網(wǎng)則陽角向外，因此在立面上只有凸板的外邊可見。角鋁與擴(kuò)張網(wǎng)焊接，再與背后的橫龍骨拉鉚固定，結(jié)構(gòu)體系基本隱藏于擴(kuò)張網(wǎng)后，僅在光影下隱約可見。

關(guān)于樁板墻上擴(kuò)張網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格的選擇，需要既能遮擋背墻又具備通透感，更敏感地捕捉光影變化，并為植物攀爬提供可能性。在對比了解多種樣板后，魚鱗孔孔型的擴(kuò)張網(wǎng)以其類似于疊瓦的肌理感和透空效果，更貼近設(shè)計團(tuán)隊的設(shè)計意圖。結(jié)合整體效果要求及擴(kuò)張網(wǎng)單元模數(shù)，確定其長節(jié)距為100mm，對應(yīng)1 800mm寬平板單元18個孔和2 400mm寬U形單元24個孔；短節(jié)距為45mm，對應(yīng)豎向900m高20個孔。原材鋁板厚度選擇常規(guī)的3mm，經(jīng)過驗算符合強(qiáng)度要求；絲梗寬15mm，梗絲斜面向下，使其在近視點處不易觀察到擴(kuò)張網(wǎng)背后。

表層處理方面，冬奧村主體部分鋁板主要為木紋效果及深灰色氟碳噴涂效果。考慮到擴(kuò)張網(wǎng)大面積使用深灰色將與整體賽區(qū)不協(xié)調(diào)，而在擴(kuò)張網(wǎng)上實現(xiàn)木紋效果也并無意義。而且，冬奧村主體建筑還使用了石籠墻和石材，若擴(kuò)張網(wǎng)采用這兩類顏色則反而影響主體建筑表意，使其趨向于過強(qiáng)的裝飾性。石籠墻外側(cè)的鍍鋅鋼網(wǎng)作為石籠的約束層，與石籠共同組合成了一套有層次的材料體系，這與擴(kuò)張網(wǎng)和背墻及結(jié)構(gòu)組成一套層次材料體系的邏輯一致，并且鍍鋅質(zhì)感能和諧融入冬奧會期間滿山覆雪的場景，賽后攀爬植物的生長也會逐漸覆蓋整個立面。因此在選樣過程中，制作了鋁本色及淺灰色氟碳噴涂兩種與鍍鋅質(zhì)感接近的樣板，因為鋁本色過強(qiáng)的反光效果，最終選擇了淺灰色氟碳噴涂處理。立面局部以深灰色氟碳噴涂鋁板回應(yīng)了與主體建筑的聯(lián)系，暗示了背后隱藏的斜向樓梯，并遮擋了樓梯結(jié)構(gòu)，與局部洞口共同增加了立面的可讀性。在2020年雪季擴(kuò)張網(wǎng)局部試上墻后，展示出了符合預(yù)期的效果。同時，此次試上墻也對比了背后涂刷深色涂料（西局部）和淺色涂料（東局部），證明淺色更適合冬奧村的整體氛圍（圖28，29）。

在確定了6組團(tuán)混凝土墻外立面的擴(kuò)張網(wǎng)后，冬奧村大面積的混凝土樁板墻也沿用了相同的規(guī)格和顏色，由于造價限制，將材料改為3mm厚鋼板。結(jié)合材料同時簡化構(gòu)造，鋼板網(wǎng)單元直接焊接在1 200mm×2 000mm的均質(zhì)角鐵網(wǎng)格上，角鐵同時作為鋼板網(wǎng)收邊（圖30，31）。

5.2 國家高山滑雪中心

位于延慶賽區(qū)的國家高山滑雪中心項目，其擴(kuò)張網(wǎng)應(yīng)用于室內(nèi)外吊頂、室外圍墻及隔斷處。其中，室外部分使用耐候鋼板網(wǎng)，以適應(yīng)高海拔山間的嚴(yán)峻氣候環(huán)境，并且其質(zhì)感與顏色能和諧地融入自然環(huán)境，隨著時間的推移，耐候鋼顏色逐漸變深，趨近于與主體深棕色的鋼結(jié)構(gòu)。樓梯下部用于封閉空間的耐候鋼板網(wǎng)因大尺寸孔徑的網(wǎng)難以與樓梯的斜邊梁交接，因而在實際工程中選用規(guī)格尺寸為長節(jié)距30mm、短節(jié)距15mm、絲梗寬5mm、板厚1.5mm的耐候鋼板網(wǎng)。安裝時，四周折邊并與耐候角鋼焊接，角鋼陰角向外作為網(wǎng)收邊，角鋼與背后龍骨用自攻釘連接，角鋼間預(yù)留6～10mm間距。室外吊頂采用的耐候鋼板網(wǎng)由于板幅較大且吊掛時中部可能下垂變形，因此提高板厚為2mm，長節(jié)距與短節(jié)距也相應(yīng)放大，并將角鋼間距離也放大，留出的150mm空隙正好設(shè)置一條C型鋼槽，用于放置室外照明燈具（圖32）。

30 樁板墻外鋼板網(wǎng)整體效果及局部

31 樁板墻外鋼板網(wǎng)整體效果及局部

32 國家高山滑雪中心室外耐候鋼板網(wǎng)吊頂

6 結(jié)語

擴(kuò)張網(wǎng)作為一種逐漸被建筑師熟知并應(yīng)用于建筑裝飾的材料，具有諸多優(yōu)點。筆者以延慶冬奧項目為契機(jī)展開了對擴(kuò)張網(wǎng)的研究，并應(yīng)于冬奧工程實踐，希望通過本文的初步研究能夠為擴(kuò)張網(wǎng)的廣泛應(yīng)用提供啟示。

注釋

1 目前國內(nèi)有三個相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼板網(wǎng)》（GB/T 33275-2016）、《隔離柵 第6 部分：鋼板網(wǎng)》（GB/T 26941.6-2011），以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼板網(wǎng)》）（QB/T 2959-2008），詳見文獻(xiàn)[1-3]。其中，文獻(xiàn)[1]明確表示適用于建筑。

2 國標(biāo)中“鋼板網(wǎng)”英文標(biāo)準(zhǔn)名稱為Expanded Steel Net，其術(shù)語定義為“采用金屬板材或卷材經(jīng)機(jī)械切割延伸、擴(kuò)張而產(chǎn)生的孔狀網(wǎng)”，術(shù)語使用的是“金屬”，并非特指“鋼板”，與其英文標(biāo)準(zhǔn)名稱存在沖突。國際通用名稱為Expanded Metal Mesh，譯為“金屬擴(kuò)張網(wǎng)”。本文涉及的是各類金屬擴(kuò)張網(wǎng)，后文簡稱“擴(kuò)張網(wǎng)”。

3 推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)不具有強(qiáng)制性，并非所有廠家都會采用。列入設(shè)計文件中后，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的各技術(shù)指標(biāo)、性能要求、檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法等都需供貨方按此執(zhí)行。為保證工程質(zhì)量，且作為設(shè)計、概預(yù)算編制、工程招投標(biāo)、材料檢測與工程驗收等的依據(jù)，設(shè)計文件中應(yīng)主動列出材料選擇的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 國家標(biāo)準(zhǔn)僅對鋼板網(wǎng)進(jìn)行了規(guī)定，對于其他材質(zhì)擴(kuò)張網(wǎng)如鋁合金等未做說明。

5 部分材質(zhì)可能會出現(xiàn)沒有國家標(biāo)準(zhǔn)只有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況，遇此類材質(zhì)更應(yīng)主動說明具體參照的國家標(biāo)準(zhǔn)。

6 除沖剪工藝外，滾切擴(kuò)張（斜拉）法生產(chǎn)效率雖然較高，但生產(chǎn)的網(wǎng)孔均勻性不好，矯平后平整度不理想。

7 文獻(xiàn)[1]中術(shù)語為“縱向擴(kuò)張鋼板網(wǎng)”和“橫向擴(kuò)張鋼板網(wǎng)”。本文不針對鋼板一種材質(zhì)，因此在名稱中去掉了“鋼板”。

8 括號內(nèi)英文簡稱引自文獻(xiàn)[2]?！梆そY(jié)帶寬”為本文定義的詞匯，在美國標(biāo)準(zhǔn)《Standard Specification for Metal,Expanded,Steel》（ASTM F1267-18）中，專門指代“黏結(jié)帶寬”的術(shù)語為“Bond”。

9 參見文獻(xiàn)[1]表3。

10 此處抽象了擴(kuò)張網(wǎng)板厚和尺度，只示意表1 條件下不同網(wǎng)、同一尺寸參數(shù)的比例關(guān)系。

11 擴(kuò)張網(wǎng)的縱向截面近似于樓梯踏步的階梯形，擴(kuò)張網(wǎng)的空間厚度可近似于網(wǎng)平置時波浪形截面的波谷板面頂點至波峰板面頂點的垂直高差。公式按此邏輯進(jìn)行推導(dǎo)，具體推導(dǎo)過程此處省略。

12 不同的常規(guī)涂裝也會影響重量，但在結(jié)構(gòu)計算時一般不考慮。

13 國內(nèi)外對鋼板網(wǎng)的研究主要集中在其成形后的力學(xué)性能、破壞肌理及具體施工的使用方面，詳見文獻(xiàn)[4-11]。

14 《鋼格柵板及配套件 第1 部分：鋼格柵板》(YB/T4001.1-2007）中對鋼格柵板承載能力有明確規(guī)定。

15 雖然關(guān)于擴(kuò)張網(wǎng)的吸聲暫無相關(guān)研究，但某些規(guī)格尺寸的擴(kuò)張網(wǎng)形態(tài)與穿孔板相似，其形態(tài)也符合亥姆霍茲共振器的形態(tài)。

16 文獻(xiàn)[7]針對不銹鋼方管焊接成矩形架構(gòu)的擴(kuò)張網(wǎng)單元進(jìn)行了拉伸性能研究，對實際工程中如何針對確定尺寸規(guī)格的擴(kuò)張網(wǎng)進(jìn)行力學(xué)試驗，具有較大的指導(dǎo)意義。

圖表來源

圖1，2，6～10，12～17，19～26 來源于網(wǎng)絡(luò)；圖3，5，11，18，27～32，表1，2 為作者自繪或自攝；圖4 來自文獻(xiàn)[2]。