幕墙论文——浅谈仿古建筑中的幕墙工程设计

浅谈仿古建筑中的幕墙工程设计

——歌德幕墙设计咨询有限公司 惠小鹏

【摘要】本文以世界客商文化中心幕墙工程为例,结合该项目传统古朴的建筑风格以及现代幕墙科技技术及相关的材料的选取与使用,详细阐述了仿古建筑中的幕墙工程设计。

【关键字】仿古建筑、客家围屋建筑、幕墙设计

1.引言

随着社会经济的高速发展,为了满足审美和功能的需要,以及凸显城市建筑的代表性需要建设了具有地域性文化、有传统特色的建筑物或构筑物。新建设的有传统特色的建筑为了实现传统古朴的效果,出于对环境保护的需求,并不能采用诸如粘土砖瓦、木材等传统的建筑材料,取而代之的是当代工业化的建筑材料,这些建筑材料应用在建筑立面的幕墙维护结构上,来实现建筑的立面效果。现结合世界客商文化中心幕墙工程,对仿古建筑中的幕墙工程设计进行详细阐述。

2.工程概况

该项目位于广东省梅州市,为综合类场馆建筑,总建筑面积48200平方米,最大的建筑标高为32.550米,为了满足建筑立面的要求,建筑立面的外墙采用不同种类的幕墙外围护结构形式来实现。该项目的效果图如下图1、图 2所示:

 

图 1:世界客商文化中心效果图 1

 

图 2:世界客商文化中心效果图 2

3.设计理念及设计原则

为了更好的完成该项目的幕墙工程设计,需要先了解建筑师的设计理念。该项目由由中国工程院院士、华南理工大学何镜堂教授领衔设计,以传统客家围屋意象为出发点,以“聚”字为设计创意,层层向上,四方汇聚,蕴含四海客商相聚之意。该中心设计楼高5层,采用现代经典建筑对称布局,建筑典雅、稳重、大气。

该项目的建筑设计结合了梅州客家文化、客家围屋建筑、岭南大屋的设计,建筑中充分体现了何镜堂院士提出的“两观三性”的观点,即:整体观、可持续发展观、地域性、文化性、时代性。地域性是建筑赖以生存的根基,文化性决定建筑的内涵和品位,时代性体现建筑的精神和发展。三者相辅相成,不可分割。

4.幕墙设计和建筑设计等专业的配合

通过和主创建筑师的多次交流,深入了解建筑师的设计理念,幕墙工程的设计中须考虑建筑的经济性、文化性、时代性,合理的选用材料,保证建筑的整体外观效果、节能效果等。

为了更好的完成该项目的建筑设计,幕墙专业在建筑初步阶段就介入设计配合,同时,该项目的设计为限额设计,故在建筑设计阶段,幕墙工程专业的配合就显得尤为重要,以确保幕墙分项工程的经济合理性。在建筑初设、施工图设计阶段,就立面幕墙的做法,建筑墙身的构造等和建筑专业进行了深入的配合,同时也包括结构专业、空调专业、泛光等专业的配合。

4.1 和建筑专业的配合

在建筑初设阶段,就如何实现建筑的立面效果同时又要保证外墙系统的经济性,采用何种幕墙形式,采用何种材料,材料表面采用何种处理方式等方面都和建筑设计团队进行了探讨和推敲;在建筑图的施工图设计阶段,就立面幕墙的做法,建筑墙身的构造等和建筑专业进行了深入的配合,并结合我们幕墙专业自身的优势给出了中肯的设计意见和建议。

在和建筑专业的紧密配合中,也确定了本项目的幕墙系统。本项目的主要幕墙系统有:隐框玻璃幕墙(含竖向装饰线条)、200mm宽铝板竖向装饰线条、石材幕墙、铝板金属屋面、主次入口钢结构玻璃雨篷、钢结构玻璃光棚、钢结构玻璃采光天窗、铝合金横向格栅、铝合金仿木格栅吊顶、铝合金门窗、铝合金窗花、玻璃栏杆等。

4.2 和结构专业的配合

在幕墙工程的设计和配合中,对结构设计不能满足幕墙连接固定的位置提出了建议和结构反力,供结构专业校核和优化主体结构。诸如山墙石材幕墙位置的结构调整:由于建筑功能的需要,建筑层高比较大,均为6米,但是建筑专业对幕墙的完成面是确定好的,是不容改变的,由于建筑层高大,会造成幕墙的龙骨受力大,截面也就很大,建筑完成面不能保证,尤其在山墙的石材幕墙位置,我们和结构专业通过沟通, 将山墙位置砌体结构的构造梁改为受力的结构圈梁,从而便于石材幕墙龙骨的固定,增加了支点,降低了幕墙龙骨的截面。

4.3 和空调专业的配合

由于空调专业在建筑立面上需要设置通风口,在设计阶段,我们根据空调专业提供的图纸上的空调口的位置,结合玻璃幕墙、石材幕墙等的分格,设计铝合金百叶窗,在满足建筑通风要求的前提下,尽可能将空调口设置在幕墙的分格位置。

4.4 和泛光专业的配合

在设计中,泛光专业提出了灯光和幕墙交接的支座位置,便于幕墙系统的进行支座的设计和防水、密封,从而确保幕墙工程的水密性、气密性等性能。

5.主要幕墙系统的设计及材料的选择

该项目的建筑设计中,集传统的、地域性的建筑特色寓一体,从整体的局部,从立面到细节,处处体现了民族建筑的精华,处处凸显着传统古建筑的神韵。现结合幕墙设计及选材对该建筑的重点部位的幕墙设计进行详细阐述。

5.1玻璃幕墙系统的设计及材料的选择

根据建筑立面效果,玻璃幕墙采用竖明横隐式框架玻璃幕墙,幕墙的龙骨采用铝合金立柱(其中大跨度位置采用铝包钢的形式)、铝合金横梁、玻璃面板采用6(LOW-E)+12A+6mm中空钢化玻璃(遮阳系数SC≤0.35,传热系数K≤1.7W/M2•K;可见光透射比≥0.4),玻璃幕墙的构造节点如图3所示:

 图 3:玻璃幕墙系统节点图

5.2 石材幕墙系统的设计及材料的选择

立面的石材采用背栓干挂式石材幕墙系统,石材面板采用25mm厚深灰色花岗岩,25mm厚浅灰色花岗岩石材,石材龙骨采用镀锌钢通立柱和镀锌角钢横梁,背栓挂件采用铝合金型材,石材幕墙的构造节点如图 4、图 5所示:

       

                   图 4:石材幕墙系统节点图                        图 5:石材幕墙系统节点图

5.3 铝合金格栅系统的设计及材料的选择

铝合金格栅主要位于塔楼的立面以及吊顶位置,立面位置的格栅(深灰色氟碳喷涂)为横向布置,吊顶位置的格栅(仿木色氟碳喷涂)垂直于立面格栅的布置方向,格栅采用铝合金扁通型材,立面位置以及吊顶位置的铝合金格栅通过连接件实现和幕墙龙骨的连接。

在建筑外观效果上,实现虚实结合的效果,从未使建筑的外观效果更加丰富,更有层次感。铝合金格栅大样如图6所示:      

图 6:铝合金格栅大样图

5.4 文化字的设计及材料的选择

文化字主要位于两个次入口位置的椽头位置,采用篆体字“客”,不仅使建筑外观效果更好,而且凸显了建筑的文化内涵。该文化字在幕墙设计中,通过铝板雕刻工艺实现,雕刻好的字体通过铝焊接实现和铝底板的连接,具体的构造节点如图 7所示:


图 7:文化字大样图

5.5钢结构玻璃雨篷的设计及材料的选择

钢结构雨篷位于该项目的主入口位置,该雨篷的建筑创意独特,建筑设计中参考了我国传统的木结构建筑体系,都是由一根梁一根梁搭起来的,上下结构错层,总共由5层构件组成,构件顶部为钢化夹层玻璃。

由于该雨篷的构造复杂,悬挑尺寸大(10.5米),受力情况复杂,在幕墙工程的设计中,充分结合建筑的设计理念,在保证建筑效果的前提下,进行该雨篷的设计。在雨篷的设计中,雨篷的杆件采用5层错层的钢构件通过上下杆件之间、以及钢构件和和结构柱之间的连接,形成了一个有机的受力结构体系,由于受力复杂,在设计中采用SAP2000等结构软件进行有限元的结构计算分析,以确保结构的受力合理性及安全性。

同时,为了确保室外的美观性,杆件的外侧采用2.5mm厚单层铝板进行包饰,顶部采用8+1.52PVB+8mm钢化夹胶磨砂玻璃,玻璃通过隐框的形式实现和钢构件的连接。该雨篷的面积大,设计中采用有组织排水,确保雨篷表面的雨水能够及时排走,排水沟位置采用1.5mm厚不锈钢板。该钢结构雨篷的钢结构布置如图8所示:

 图 8:主入口雨篷钢结构大样图

5.6铝合金窗花的设计及材料的选择

铝合金窗花主要位于建筑外围的四个主要的入口位置,建筑设计结合和传统建筑中的瓦片镂空隔墙的特点。在幕墙工程的设计中,为了使结构更为轻盈,材料质感更为丰富,选用的主要材料为铝方通(表面仿木氟碳喷涂处理),铝合金方通在幕墙加工厂通过热弯及焊接工艺,实现和边框的组框,从而连接成一个整体单元格板块。在工厂组框不仅可以保证产品的加工质量,而且便于现场的安装与施工,提高了安装功效。铝合金窗花的大样如图9所示:

 图 9:铝合金窗花大样图

5.7 金属屋面系统的设计及材料的选择

该项目结合岭南大屋瓦屋面的建筑特色,为了体现屋面位置的建筑机理,建筑专业在屋顶位置设计有200mm宽的铝合金装饰条;在幕墙深化设计中,屋面位置采用2.5mm厚的深灰色单层铝板(表面深灰色氟碳喷涂),来实现建筑的外观效果,由于建筑的体量大,该线条采用200x200mm的铝合金线条,铝板通过机械连接实现和龙骨系统的有效连接。

同时为了确保建筑的防水功能,除屋面位置土建结构在混凝土位置设置防水构造层外,铝板屋面位置外侧也设置了一道防水,同时屋面的坡度比较大,可以有利于屋面雨水的导排,避免积水。为了保证建筑屋面的采光,内圈围屋建筑的角部设置有扇形的玻璃采光顶,而且还显示出虚实结合的建筑效果。金属屋面的大样如下图10所示;

 

图 10:金属屋面大样图

6.结束语

综上所述,结合世界客商文化中心幕墙工程的设计,在有传统特色仿古建筑中的幕墙工程设计,要结合建筑师的设计理念,和建筑等专业紧密配合,运用幕墙工程成熟的技术,以及现代工业化的材料去实现建筑的立面效果,使有传统特色的新建建筑物在展示传统文化的同时,体现出现代幕墙工程科技、材料先进技术的魅力。


参考文献:

《华南理工大学学报 自然科学版》2012, 40:12-19,基于“两观三性”的建筑创作理论与实践,何镜堂;

《建筑幕墙》(GB/T 21086-2007);

《玻璃幕墙技术规程》(JGJ 102-2003);

《采光顶与金属屋面技术规程》(JGJ 255-2012);

《建筑幕墙工程手册》中国建筑工业出版社,赵西安主编;

 

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