大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)分析

徐劍平

[摘要]大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計(jì)具有重大意義，在航站樓的外觀形象和承壓受力情況中都起著重要作用。本文主要結(jié)合實(shí)際案例，闡述對大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計(jì)關(guān)鍵的要點(diǎn)分析。

[關(guān)鍵詞]大型機(jī)場；航站樓；建筑幕墻；關(guān)鍵要點(diǎn) 文章編號：2095-4085（2018）05-0015-02

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，各行各業(yè)都有不同層次的突破和創(chuàng)新。其中機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計(jì)逐漸成為機(jī)場所在城市的形象和地標(biāo)，獨(dú)特的幕墻設(shè)計(jì)受到越來越多人的關(guān)注，幕墻設(shè)計(jì)的造型和風(fēng)格也出現(xiàn)了很多創(chuàng)新。但幕墻結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，幕墻設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就越多，工程的施工也會存在很大難度。

1 大型機(jī)場航站樓建筑幕墻特點(diǎn)及設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1 特點(diǎn)

大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計(jì)具有建筑造型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜、結(jié)構(gòu)材料多樣等特點(diǎn)。幕墻的設(shè)計(jì)不僅是為了裝飾大型建筑，美化建筑，還需要具有一定變形、抗壓能力。其中建筑造型多為屋面、曲面和斜面，屋面造型有較強(qiáng)的防風(fēng)防雨能力，而曲面造型由于它奇特的曲面結(jié)構(gòu)，在受力和變形方面都有很強(qiáng)的接受能力，再加上其造型相對較為美觀，該造型受到大多數(shù)建筑師的喜愛。幕墻建筑設(shè)計(jì)需要考慮到建筑的形狀、采光和氣候風(fēng)壓等，因此建筑幕墻的平面尺度大、伸縮縫多、結(jié)構(gòu)體系跨也大。幕墻建設(shè)工程是一項(xiàng)大工程，工程一磚一瓦都需要有詳細(xì)的分析和數(shù)據(jù)，出現(xiàn)一點(diǎn)誤差，就會造成整個(gè)工程的失誤，幕墻的功能也會有所影響，所以幕墻結(jié)構(gòu)的周長、邊長等都是建筑師結(jié)合實(shí)際情況得出的精密數(shù)據(jù)。幕墻具有單桿結(jié)構(gòu)和平行鋼桁架等結(jié)構(gòu)，建筑幕墻的結(jié)構(gòu)也需要根據(jù)大型機(jī)場的地形、范圍和功能要求進(jìn)行選擇，如單桿結(jié)構(gòu)適合變形小、溫度變化溫和的機(jī)場，而平行鋼桁架結(jié)構(gòu)的承重能力就會比單桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)。

1.2 設(shè)計(jì)重難點(diǎn)

建筑幕墻的設(shè)計(jì)重難點(diǎn)主要包括幕墻形式與結(jié)構(gòu)體系綜合確定、幕墻結(jié)構(gòu)體系與主體結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系的確立以及建筑伸縮縫構(gòu)造與幕墻結(jié)構(gòu)關(guān)系等?？偠灾?，幕墻的設(shè)計(jì)重難點(diǎn)主要集中在如何協(xié)調(diào)幕墻與機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)的關(guān)系。幕墻的建設(shè)需要在不破壞大型機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此幕墻形式和造型要符合機(jī)場要求，幕墻的結(jié)構(gòu)體系在不影響機(jī)場航站樓的功能和結(jié)構(gòu)下，還要起到抗壓、承重的作用。而大型機(jī)場是大規(guī)模、大面積的建筑，其數(shù)據(jù)龐大復(fù)雜，一個(gè)小單元就可能牽扯到整個(gè)機(jī)場的結(jié)構(gòu)。所以在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師需要解決上述問題并分析龐大的數(shù)據(jù)，這對建筑師的工作帶來了一定難度。同時(shí)幕墻的材料選擇也有嚴(yán)格的要求和考究，根據(jù)幕墻的功能選擇材料，需要硬度大的幕墻就選擇五金材料，需要美觀功能的大部分會選擇玻璃幕墻，幕墻材料的選擇問題解決之后，建筑師還需考慮到幕墻材料之間的連接與開啟問題。幕墻設(shè)計(jì)和建設(shè)也是一項(xiàng)大工程，建筑師只有經(jīng)過多方面的考察和研究設(shè)計(jì)，才能真正開始施工。

1.3 大型機(jī)場航站樓幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)大型機(jī)場航站樓幕墻結(jié)構(gòu)時(shí)，首先以安全為先，只有保證了設(shè)施的安全，幕墻建設(shè)工程才能繼續(xù)實(shí)施下去，其次再追求幕墻結(jié)構(gòu)的外觀設(shè)計(jì)以及美觀程度。設(shè)計(jì)師必須了解幕墻面板布置及其分格，熟悉幕墻后面主體結(jié)構(gòu)支承情況，主體結(jié)構(gòu)支承情況主要指航站樓層結(jié)構(gòu)及梁柱受力情況，還要分析屋面結(jié)構(gòu)等。幕墻建設(shè)是大型建筑，對建筑師的要求十分嚴(yán)格。建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到業(yè)主對幕墻的外觀和功能要求，以業(yè)主要求為出發(fā)點(diǎn)制定科學(xué)合理的可行性設(shè)計(jì)，要注意各種結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性和結(jié)構(gòu)與幕墻材料的匹配度等等。只要開始幕墻設(shè)計(jì)，建筑師就要精打細(xì)算，不僅從安全角度人手，還需從科學(xué)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展角度思考。目前越來越多顧客喜歡建設(shè)索結(jié)構(gòu)幕墻，索結(jié)構(gòu)既美觀，受力程度又高，受到多數(shù)人喜愛。但建筑師不能過分追求索結(jié)構(gòu)。并不是所有幕墻建設(shè)都適合使用索結(jié)構(gòu)，建筑師需要通過計(jì)算總體所需承受的力，再進(jìn)過畫圖和精密計(jì)算，計(jì)算該力是否在索結(jié)構(gòu)的承受范圍內(nèi)，同時(shí)建筑師還要畫出索結(jié)構(gòu)的基本模型。要讓索結(jié)構(gòu)發(fā)揮功能主要靠它的幾何排列，不同形式的排列，受力情況不同，因此建筑師還要設(shè)計(jì)出最適合幕墻建設(shè)的結(jié)構(gòu)。

2 工程案例分析

2.1 北京首都國際機(jī)場擴(kuò)建工程T3航站樓

2.1.1 大板玻璃幕墻

大板玻璃幕墻是指采用玻璃材料作為幕墻的主要原料，將玻璃分割成大板塊、大跨度，因此稱為大板玻璃幕墻。大板玻璃幕墻的設(shè)計(jì)在一定程度上增強(qiáng)了建筑的美觀性，大跨度玻璃材料拼接而成的幕墻給人們造成了強(qiáng)烈的視覺效果，幕墻結(jié)構(gòu)的連接采用的是三角形空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，建筑師巧妙的運(yùn)用該結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了玻璃材質(zhì)承力能力弱、變形能力差的缺點(diǎn)，用鋁合金材料作為橫梁，對大板塊玻璃幕墻的抗風(fēng)、承重和抗腐能力又起了加成作用。因?yàn)椴ＡР牧鲜枪饣?、透明、透光的，所以該幕墻建設(shè)完成后，路過航站樓的乘客可以透過玻璃看到樓層內(nèi)外的景色，有利于提高顧客對機(jī)場的滿意度。同時(shí)，從高處俯瞰玻璃幕墻，它的形狀是不規(guī)則的，十分宏偉美觀。該機(jī)場航站樓的大板塊玻璃幕墻設(shè)計(jì)既滿足建筑要求，又滿足業(yè)主對外觀和美的追求。

2.1.2 大鋁合金橫梁

鋁合金材料具有硬度高、成本低、延展性高的特點(diǎn)。選擇大鋁合金材料作為橫梁，既符合建筑需求，要滿足受力結(jié)構(gòu)的要求。由于大板玻璃幕墻是透光的，它的遮陽能力較弱，在中午或者室外溫度過高的情況下，太陽透過玻璃直接照射到航站樓內(nèi)，會造成室內(nèi)溫度過高，強(qiáng)烈的光照甚至還會影響航站樓內(nèi)其他設(shè)施的使用壽命。為了提高幕墻的遮陽能力，建筑師采用大鋁合金材料設(shè)計(jì)成遮陽構(gòu)件，主要是將大鋁合金橫梁的截面寬度向外延伸到一定程度，從而起到遮陽作用，延伸后的橫梁在一定程度上也增強(qiáng)了幕墻的美觀度。鋁合金橫梁采用的是高密度、高質(zhì)量的合金材料，該材料的制作工藝十分復(fù)雜，需要大量的人力和物力，包括該種材料的噴漆和安裝，都需要專業(yè)的技術(shù)人員指導(dǎo)并嚴(yán)格按照要求執(zhí)行。將鋁合金制作成三角空間斜面的構(gòu)件，也增強(qiáng)了橫梁的穩(wěn)定性和荷載能力。

2.1.3 不銹鋼吊桿

不銹鋼吊桿的主要是起到支撐作用。為了建筑的美觀性，不銹鋼吊桿要盡可能隱藏在玻璃拼接的縫隙中，因此不銹鋼吊桿要特別細(xì)才能滿足需求。建筑師最后選擇的是S630高強(qiáng)不銹鋼材料，該種材料抗腐蝕能力強(qiáng)，可以有效分擔(dān)大鋁合金橫梁的受力，平衡受力，使整體建筑更加協(xié)調(diào)耐用。不銹鋼吊桿之間的安裝形式主要是按樹叉型分布，Y型連接，這樣增強(qiáng)了吊桿的抗拉抗壓能力，又進(jìn)一步增強(qiáng)了吊桿的穩(wěn)定性。吊桿之間主要是通過螺栓和螺母連接，吊桿的形狀就可以更加靈活多變，將吊桿采用鑲嵌技術(shù)嵌人玻璃縫中，另一邊也緊緊貼合固定在鋁合金橫梁上，這樣可以有效防止不銹鋼材料的移動(dòng)和變形。

2.2 昆明長水國際機(jī)場航站樓

2.2.1 懸索點(diǎn)式玻璃幕墻系統(tǒng)

懸索點(diǎn)式玻璃幕墻系統(tǒng)的主要亮點(diǎn)在于點(diǎn)式玻璃幕墻單層索網(wǎng)體系與主體彩色鋼結(jié)構(gòu)連為一體，這在建筑行業(yè)中是一個(gè)新的創(chuàng)意和設(shè)計(jì)。該建筑采用的是屋面建筑，在造型上具有一定特色，不銹鋼彩帶鋼和鋼絲拉索共同組成玻璃幕墻的支撐體系。鋼絲拉索的受力程度受拉索的幾何分布有關(guān)，如排列過密的鋼索受力程度高，但成本高，外形也不美觀；排列過疏的鋼索，耐力程度過低，無法滿足建筑要求，因此使用鋼索需要經(jīng)過幾何計(jì)算。長水國際機(jī)場懸索點(diǎn)式玻璃幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了解決鋼索承重不足、鋼彩帶與鋼索之間會產(chǎn)生滑動(dòng)等問題，首次將定滑輪使用到建筑設(shè)計(jì)中，這也是國內(nèi)首次將定滑輪使用到幕墻設(shè)計(jì)中，建筑師采用力學(xué)的知識解決了上述問題，定滑輪的使用達(dá)到了省力效果，減少了鋼彩帶與鋼索的負(fù)荷壓力，減少了材料的損耗和預(yù)算成本。

2.2.2 兩翼超大旋轉(zhuǎn)幕墻系統(tǒng)

兩翼超大旋轉(zhuǎn)幕墻系統(tǒng)是建筑師根據(jù)昆明地理位置量身定做的體系。昆明處于北緯亞熱帶地區(qū)，氣候溫度適宜，具有“春城”的美譽(yù)，考慮到昆明的氣候，建筑師為響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展政策，采用了綠色環(huán)保的節(jié)能設(shè)計(jì)，大膽采用玻璃幕墻的自然采光，乘客通過智能化旋轉(zhuǎn)門，可以感受到昆明適宜溫暖的氣候和涼爽的自然風(fēng)，同時(shí)降低了航站樓全年的用電量，起到節(jié)能減排的作用。兩翼旋轉(zhuǎn)玻璃幕墻系統(tǒng)的幕墻是旋轉(zhuǎn)幕墻，幕墻通過旋轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)與自然的連接。當(dāng)旋轉(zhuǎn)幕墻處于開啟狀態(tài)時(shí)，起到通風(fēng)照明的作用，當(dāng)幕墻處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，幕墻整體與航站樓的設(shè)計(jì)是密切吻合的。同時(shí)該旋轉(zhuǎn)幕墻的感應(yīng)系統(tǒng)也十分靈敏，可以時(shí)刻感受到室內(nèi)外的溫差和濕度變化，起到智能調(diào)控的作用。

3 結(jié)語

通過上述兩個(gè)工程案例我們可以看到，大型機(jī)場航站樓建筑幕墻的設(shè)計(jì)還存在許多重點(diǎn)和難點(diǎn)，但也具有很大的發(fā)展空間。如果能將力學(xué)幾何知識和節(jié)能減排、環(huán)保意識加入到幕墻設(shè)計(jì)中，那么我國幕墻建筑行業(yè)會有一大步的飛躍。同時(shí)，我國科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，將科學(xué)技術(shù)融入到幕墻設(shè)計(jì)中也會是未來幕墻建設(shè)的一個(gè)研究方向。

參考文獻(xiàn)：

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