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摘要：深圳機場衛(wèi)星廳位于T3航站樓北側(cè)，總建筑面積約為24萬平方米，通過捷運系統(tǒng)連接T3航站樓和規(guī)劃中的T2航站樓。衛(wèi)星廳蛋卷形的建筑外殼，呈現(xiàn)出流暢、圓潤的外觀;與T3航站樓六角形表皮及流線造型遙相呼應(yīng)。立面幕墻上設(shè)置白色魚鱗形遮陽構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供），在充分發(fā)揮遮陽、節(jié)能功效時，又為建筑帶來靈動、活潑的氣息。本文通過衛(wèi)星廳項目，對場館類幕墻特點及異形遮陽構(gòu)件應(yīng)用技術(shù)，進行探討、以供參考。
關(guān)鍵詞：機場幕墻、遮陽裝飾構(gòu)件
1 工程概況
衛(wèi)星廳項目整體呈X造型，主樓由四條直線指廊及弧形中央指廊組成;東北、西北指廊幕墻高13.7～22米，中央及南面指廊幕墻高度22米 ，呈南高北低的趨勢。主要幕墻系統(tǒng)包括：指廊外幕墻、指廊端口幕墻、首層全玻幕墻、玻璃雨棚、吊頂格柵、遮陽構(gòu)件等，工程總計約8萬平米;其中指廊外幕墻面積約4萬平方米。
本文以指廊玻璃幕墻系統(tǒng)為例，分析機場類幕墻系統(tǒng)設(shè)計特點，并對遮陽裝飾構(gòu)件的深化設(shè)計做探討，以供類似項目參考。
項目位于沿海開闊地帶，地面粗糙度為A類，基本風(fēng)壓0.9kPa;建筑層數(shù)5層，屋面為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面。指廊幕墻采用全明框系統(tǒng)，橫豎龍骨均為鋼結(jié)構(gòu);頂部玻璃內(nèi)傾，底部玻璃外倒;玻璃外側(cè)設(shè)置遮陽構(gòu)件，外立面簡潔、規(guī)整。
2 指廊玻璃幕墻深化設(shè)計
2.1幕墻系統(tǒng)設(shè)計
本幕墻系統(tǒng)為全明框結(jié)構(gòu)，包括：焊接鋼立柱（詞條“立柱”由行業(yè)大百科提供）、鋼橫梁、型材底座、鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）壓板、鋁合金裝飾蓋、防脫角碼等。幕墻龍骨外側(cè)，焊接“T型鋼碼件”;鋁合金型材（詞條“鋁合金型材”由行業(yè)大百科提供）與幕墻龍骨之間，通過“T型鋼碼件”、“不銹鋼螺栓”固定。立面玻璃包括：12TP(LOW-E)+12A+10HS+1.9PVB+10HS中空（詞條“中空”由行業(yè)大百科提供）鋼化(半鋼化)夾膠超白LOW-E玻璃(雙銀)、10HS+1.9PVB+10HS(LOW-E)+12A+12TP中空半鋼化(鋼化)夾膠超白LOW-E玻璃(雙銀)。外倒玻璃的夾膠面向外，內(nèi)倒玻璃的夾膠面向內(nèi);保證玻璃自爆后，碎渣不掉落傷人。
2.2幕墻結(jié)構(gòu)分析
本系統(tǒng)立柱跨度大(13.5米)、間距大，建筑造型特殊(弧形)，常規(guī)鋁合金龍骨已不適用。采用焊接鋼扁通作為幕墻立柱，氟碳噴涂處理。因屋面排水需求，每6個分格(約18米)，設(shè)置一根落水管立柱(320寬)。其余為標準立柱(200寬)，間距2.8米～3.2米。鋼立柱與建筑表皮一致，呈外凸的曲線造型;立柱的外緣與玻璃面平行，折線過渡;內(nèi)緣為滾彎圓弧曲面。
幕墻橫梁采用成品鋼通，跨度2.8米～3米，氟碳噴涂處理。標準橫梁為140×140×6鋼方通，間距1.8～1.95米。幕墻與屋面交接處，頂部橫梁兩端與立柱焊接，規(guī)格為200×150×10鋼扁通。橫梁與立柱通過焊接，三邊角焊縫，焊高同橫梁壁厚，形成幕墻網(wǎng)架。每根落水管立柱處，標準橫梁通過插芯與立柱連接(滑動連接)，以釋放溫度變形（詞條“變形”由行業(yè)大百科提供）。
2.3豎向傳力體系
場館類建筑的屋面結(jié)構(gòu)形式，通常為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不承受立面維護結(jié)構(gòu)的重量;幕墻重力由立柱底部混凝土結(jié)構(gòu)梁承擔(dān)，立柱為承壓構(gòu)件。常規(guī)設(shè)計是立柱底部開圓孔(鉸接)，頂部開長圓孔(滑動連接)。本工程幕墻具有“雙向圓弧曲面造型”的特點，立柱安裝方向多;為保證加工及施工的便捷性;立柱的頂部設(shè)置不銹鋼連桿。立柱底部，通過銷軸、耳板，與主體結(jié)構(gòu)梁(預(yù)埋件)固定;立柱頂部，通過銷軸、不銹鋼連桿、耳板與鋼屋架連接。主體結(jié)構(gòu)梁、幕墻網(wǎng)架、不銹鋼連桿、鋼結(jié)構(gòu)屋架依次鉸接，使幕墻龍骨系統(tǒng)，形成“二連桿機構(gòu)”;實現(xiàn)幕墻自重落地，減小幕墻自重對屋面結(jié)構(gòu)的影響。
2.4水平抗風(fēng)體系
玻璃幕墻所受風(fēng)荷載，通過橫梁、立柱直接傳遞給主體結(jié)構(gòu)，傳力路徑簡潔。風(fēng)荷載通過立柱頂部傳至屋面結(jié)構(gòu)時，為減小風(fēng)荷載對屋面結(jié)構(gòu)的“上推趨勢”，不銹鋼連桿需盡量保持“水平狀態(tài)”。施工深化過程中，充分利用BIM技術(shù)，通過精細化建模設(shè)計;在屋面鋼架與連桿之間設(shè)置“轉(zhuǎn)接鋼架(支座)”，以適應(yīng)“高度尺寸”和“進出尺寸”的變化，保證連桿水平。
2.4側(cè)向抗風(fēng)體系
因建筑節(jié)能設(shè)計的需要，幕墻外側(cè)設(shè)置遮陽裝飾構(gòu)件，標準立柱上包含8個遮陽件。遮陽件外挑尺寸260～650mm，從下到上逐漸增大。
如上圖所示，遮陽件整體呈“L形”，水平面及側(cè)向面直接受風(fēng)。水平風(fēng)荷載通過橫梁，傳遞至幕墻立柱及埋件，傳力途徑清晰、結(jié)構(gòu)可靠。但在豎直方向，單個遮陽件受風(fēng)面積0.32～0.63㎡不等;每根立柱上，受風(fēng)面積達3.8㎡。項目位于臨海開闊地帶，構(gòu)件數(shù)量多(4887件)，其側(cè)向力不應(yīng)忽視。經(jīng)整體建模分析，立柱頂部側(cè)向荷載7.4kN。
為保證側(cè)向荷載有效傳遞至主體結(jié)構(gòu)，立柱底部耳板增加加強鋼肋板（詞條“肋板”由行業(yè)大百科提供）;在每隔18m的立柱頂部，設(shè)置鉸接斜撐桿(φ152×10鋼管)，以抵抗遮陽件帶來的側(cè)向風(fēng)荷載。斜撐桿兩端，采用定制“萬向球鉸機構(gòu)”，以適應(yīng)平面角度的變化。
3 遮陽構(gòu)件深化設(shè)計
地處嶺南沿海，融入深圳市花(三角梅)的設(shè)計靈感，魚鱗形的遮陽構(gòu)件賦予建筑動感及鮮明的特色，既充分發(fā)揮了遮陽、節(jié)能的效果，又契合了深圳沿海城市的氣質(zhì)。根據(jù)建筑朝向和日照角度的變化，遮陽構(gòu)件尺寸和朝向各部相同。遮陽件空間異形、尺寸大、種類多，龍骨防腐和扭曲加工成為設(shè)計難點。
3.1全鋁結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計
初始設(shè)計方案中，遮陽件龍骨為氟碳噴涂鋼通;鋼骨架焊接成框架，加工簡便、材料成本低;但項目位于沿海區(qū)域(受鹽霧侵蝕)，鋼材耐腐蝕性能差、后期維護成本高。
遮陽件的彎弧過渡區(qū)域，為扭曲造型(雙向曲面)。傳統(tǒng)工藝中，可考慮鋁板（詞條“鋁板”由行業(yè)大百科提供）彎曲（詞條“彎曲”由行業(yè)大百科提供）成型，或用鋁圓管(φ50)彎扭、對剖切割。方案理論上可行，但通過樣板驗證;因構(gòu)件彎曲半徑小，尺寸多，加工成本高，不能滿足工期要求。
為解決上述難題，經(jīng)理論分析及多次樣板驗證;創(chuàng)新采用了：鋁骨架、雙曲彎弧鋁鑄件、整幅穿孔鋁板的全鋁結(jié)構(gòu)體系;徹底解決防腐和加工難題。
3.2細節(jié)深化設(shè)計
鋁合金龍骨的連接，是受力桿件（詞條“桿件”由行業(yè)大百科提供）連接的關(guān)鍵點，通常有：焊接、機械連接兩種。
鋁龍骨焊接，雖受力簡單，但工藝要求高，角焊縫強度低(65MPa)。焊絲選擇、焊接電流控制、氣體保護等，均需嚴格控制;加工效率低，不滿足工期和成本的要求。
機械連接，即通過螺栓、螺釘固定。受力途徑復(fù)雜，傳統(tǒng)簡化計算，不能體現(xiàn)出實際受力工況。本系統(tǒng)計算思路：首先，通過電腦整體建模，采用有限元分析，確認最大應(yīng)力點位和撓度。其次，結(jié)合鋁材開模優(yōu)點，型材之間采用卡槽式連接，加大接觸面，減小螺栓連接處應(yīng)力。
鑄件細節(jié)設(shè)計上，在彎弧鑄件的端部設(shè)凸臺和耳板，鑄件和鋁合金骨架通過螺釘固定，組框安裝方便;避免了大面鋁焊的風(fēng)險。
面板設(shè)計上，面板在圓弧過渡處，不分縫;采用整體大板加工，利用“蒙皮效應(yīng)”加強結(jié)構(gòu)剛度。
4 結(jié)語
建設(shè)綠色低碳經(jīng)濟，全面提升建筑節(jié)能水平，是“十四五”節(jié)能減排工作的重要目標。衛(wèi)星廳優(yōu)雅、流暢的建筑外表皮上點綴靈巧的遮陽件，實現(xiàn)了節(jié)能與裝飾的完美融合;科學(xué)的建造技術(shù)，將設(shè)計理念順利落地，可供類似項目借鑒。
參考文獻
[1] 建筑幕墻：GB∕T 21086- 2007 [S].
[2] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009-2012 [S].
[3] 鋁合金壓鑄件：GB∕T 15114-2009 [S]..
作者單位：深圳市三鑫科技發(fā)展有限公司
