層間遮陽(yáng)板與幕墻窗組合系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

層間遮陽(yáng)板與幕墻窗組合系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹提要：本文介紹了湖北廣電傳媒大廈項(xiàng)目幕墻工程的層間遮陽(yáng)板與幕墻窗組合系統(tǒng)，對(duì)新形式的連接構(gòu)造進(jìn)行了介紹及分析。關(guān)鍵詞：幕墻窗，層間遮陽(yáng)板，蜂窩板，連接構(gòu)造，三角架，rhino，BIM技術(shù)，grasshopper，節(jié)能環(huán)保。1引言隨著國(guó)家碳達(dá)峰，碳中和戰(zhàn)略的推進(jìn)，建筑節(jié)能減排也成為了可持續(xù)發(fā)展的重要工作。根據(jù)國(guó)家節(jié)能減排的發(fā)展方針，結(jié)合湖北一帶夏熱冬冷地區(qū)的氣候情況，帶有遮陽(yáng)板的斷熱幕墻有廣泛的市場(chǎng)需求。夏熱冬冷地區(qū)，在夏天需要采用遮陽(yáng)板及斷熱型材以達(dá)到節(jié)能的目的；在冬天則需要利用太陽(yáng)進(jìn)行采暖，以降低能耗需求。層間遮陽(yáng)板流線型的設(shè)計(jì)以其靈動(dòng)飄逸的造型理念，越來(lái)越多的被建筑大師們所運(yùn)用。二維形態(tài)的剖面再結(jié)合主體造型的逐層漸變，便可呈現(xiàn)三維空間的流動(dòng)韻律。隨著幕墻的發(fā)展，窗墻系統(tǒng)也越來(lái)越多的應(yīng)用于各類項(xiàng)目中，在滿足了幕墻各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，更是完美的展現(xiàn)了建筑師的設(shè)計(jì)構(gòu)想及建筑美學(xué)。本文結(jié)合湖北廣電傳媒大廈幕墻工程，介紹一種帶遮陽(yáng)板的幕墻窗系統(tǒng)，對(duì)它的熱點(diǎn)進(jìn)行分析，并介紹其在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。2工程概況湖北廣電傳媒大廈項(xiàng)目位于湖北省武漢市東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，項(xiàng)目總占地面積150836.15平方米，總建筑面積439,680平方米，由40層主樓、11層輔樓和2層地下室組成。其中，地上總建筑面積285,997平方米，地下總建筑面積153,683平方米。主樓高度為204.95m，屋面高度為191.45m；輔樓高度為65.95m，屋面高度為60.25m。幕墻面積約約13.5萬(wàn)m2（如圖一）本工程注重單元窗通透，纖細(xì)，簡(jiǎn)潔，著重強(qiáng)調(diào)層間蜂窩鋁板的造型效果。建筑整體采用流線型構(gòu)造將塔樓與裙樓完美組合，裙樓部分樓層輪廓存在交錯(cuò)，會(huì)形成吊頂與露臺(tái)。塔樓上半造型逐層收縮變化，形成曲面構(gòu)造。塔樓高層部位逐步內(nèi)退收縮，結(jié)合模型分析，塔樓兩側(cè)面與兩正面收縮距離不相同，其分析數(shù)據(jù)如下：東西面收縮尺寸5750mm，南北面收縮尺寸為3850mm。圖一項(xiàng)目整體效果圖本項(xiàng)目工程主要包括以下幕墻系統(tǒng)：幕墻窗玻璃幕墻系統(tǒng)；層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板幕墻系統(tǒng)；避難層百葉+玻璃幕墻系統(tǒng)；塔樓出屋面玻璃幕墻系統(tǒng);首二層全明玻璃幕墻系統(tǒng)；裙樓玻璃采光頂幕墻系統(tǒng)；大弧度造型雨蓬幕墻系統(tǒng)；裙樓蜂窩鋁板吊頂幕墻系統(tǒng)；食堂玻璃幕墻系統(tǒng)；食堂屋面格柵幕墻系統(tǒng)；下沉庭院石材幕墻系統(tǒng)；玻璃欄桿幕墻系統(tǒng);道具庫(kù)門窗幕墻系統(tǒng)；裙樓室外庭院幕墻系統(tǒng)；裙樓小雨篷幕墻系統(tǒng)?；撅L(fēng)壓：W0=0.35KN/m2,地面粗糙度類別為B類，基本雪壓So=0.50kN/m2；抗震設(shè)防烈度：6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.0853g，αmax取值為0.0769風(fēng)荷載以規(guī)范計(jì)算最不利情況取值幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限：幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不小于25年，埋件使用年限不低于50年；3幕墻窗及層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板幕墻系統(tǒng)介紹該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：幕墻面積占比較大，幕墻面逐層漸變，單元窗為斷熱型材，層間為外挑1.5m的三角形裝飾造型蜂窩鋁板，兼具造型效果及遮陽(yáng)功能。（如圖二）單元窗采用斷熱型材，板塊寬度為1300mm，裙樓高度為3200mm，塔樓高度為2500mm，室內(nèi)立柱型材為T型，靠近玻璃端立柱寬度為80mm，立柱尾端寬度為40mm。室外裝飾條寬度為80mm。室內(nèi)觀感纖細(xì)，也較好的提升了通透性。層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板為三角造型，采用半單元式構(gòu)造，底邊凸出玻璃面尺寸為1500mm，豎直方向高度為2000mm，隨著逐層幕墻面的收縮，蜂窩鋁板的造型斜率隨之變化，形成逐層變換的視覺效果。為保證立面外觀效果的連續(xù)，單元窗與層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板分縫有對(duì)應(yīng)關(guān)系，即下層的單元窗分格與三角造型板下口點(diǎn)對(duì)齊，上層的單元窗分格與三角造型板上口點(diǎn)對(duì)齊。對(duì)于層間三角形蜂窩鋁板，由于上下層的玻璃分格不一致，其斜邊與底邊在水平方向上的投影并不重合，故設(shè)計(jì)及后期下料時(shí)大量用到BIM技術(shù)，在后文中會(huì)做進(jìn)一步說(shuō)明。

圖二幕墻窗及層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板系統(tǒng)效果圖4幕墻窗及層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板幕墻系統(tǒng)連接構(gòu)造設(shè)計(jì)介紹該系統(tǒng)分為單元窗，層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板及二者的連接構(gòu)造。層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板采用鋼骨架半單元形式，三角形鋼架根據(jù)逐層放樣運(yùn)用BIM建模分析提取加工數(shù)據(jù)，在工廠預(yù)制成三角架后至現(xiàn)場(chǎng)安裝，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)三角架位置依次安裝鋼架橫梁龍骨，并預(yù)留三角鋼架與單元窗頂部橫梁的連接件，用于后續(xù)單元窗頂部橫框的固定。最后依次安裝斜向及底部的蜂窩鋁板。三角鋼架設(shè)計(jì)為雙支座形式，第一支座位置鋼架開設(shè)圓孔，用于傳遞豎向荷載，第二支座位置鋼架開設(shè)腰孔，釋放豎向力。單元窗采用坐立式形式，左右插接，底部安裝于起步橫梁上，相鄰起步橫梁共用一個(gè)支座角碼，并安裝橫滑塊，保證相鄰起步橫梁受力協(xié)同；頂部橫梁分為橫框及扣蓋，板塊抬起放入起步橫梁后，靠齊上橫框，之后加裝頂部扣板后固定。頂部橫梁通過連接件固定于三角鋼架上。單元窗及層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板通過三角鋼架及其底部的連接件結(jié)合成一個(gè)完整受力體系（如圖三），單元窗的采用坐立式，豎向力傳遞至底部結(jié)構(gòu)，上端水平力傳遞至三角鋼架底部，蜂窩鋁板受力傳遞至三角鋼架，荷載重疊至鋼架上進(jìn)行受力分析（如圖四）

圖三

幕墻窗及層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板系統(tǒng)構(gòu)造圖

圖四鋼架荷載示意單元窗傳力途徑為：水平荷載—玻璃面板—立柱橫梁—上下連接件—底部主體結(jié)構(gòu)或上端三角架—三角架連接件—頂部主體結(jié)構(gòu)；豎向荷載—玻璃面板—單元窗橫梁—起步橫梁—支座角碼—根部轉(zhuǎn)接件—底部主體結(jié)構(gòu)。層間遮陽(yáng)蜂窩鋁板傳力途徑：水平荷載—蜂窩鋁板—三角鋼架—連接件—層間主體結(jié)構(gòu)；豎向荷載—蜂窩鋁板—三角鋼架—第一支座連接件—層間主體結(jié)構(gòu)。5BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用上文中介紹的系統(tǒng)在本項(xiàng)目中占比較大，且造型連續(xù)多變，故設(shè)計(jì)中采用了大量的BIM技術(shù)：①、建立整個(gè)三維模型，將整個(gè)項(xiàng)目的外觀造型及效果展示出來(lái)；②、檢查整體造型及幕墻構(gòu)建與結(jié)構(gòu)的相對(duì)關(guān)系，解決相關(guān)專業(yè)交叉碰撞的問題；③模型的參數(shù)化優(yōu)化，確定各板塊及鋁板的分格及造型，進(jìn)行分類整理；④、通過rhino及相關(guān)技術(shù)提取實(shí)際下料數(shù)據(jù)；（如圖五，六）⑤、BIM技術(shù)的運(yùn)用大大降低了設(shè)計(jì)的工作量，提升了設(shè)計(jì)的效率，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施起到了更精確直觀的安裝指導(dǎo)作用，加快了項(xiàng)目的安裝進(jìn)度（如圖七）

圖五項(xiàng)目整體BIM模型效果

圖七現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖六

grasshopper在模型中的優(yōu)化調(diào)整6結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了單元窗與層間遮陽(yáng)板的組合方式，創(chuàng)新的將單元窗的頂部連接設(shè)置在層間造型的骨架上，此構(gòu)造體系有效的解決了單元窗上端的連接問題，尤其是在梁底安裝空間不足或單元窗頂部距梁底較遠(yuǎn)的情況，同時(shí)節(jié)省了單元窗至結(jié)構(gòu)梁底間的型材用量，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著建筑師設(shè)計(jì)的外觀造型越來(lái)越個(gè)性化以及建造技術(shù)的提升，越來(lái)越多的項(xiàng)目會(huì)用