機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計要點(diǎn)

謝東海

（中交機(jī)場勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510000）

幕墻在現(xiàn)代化建筑工程領(lǐng)域的重要性逐步提升，在機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)體系中，幕墻是不可或缺的組成部分，幕墻設(shè)計成為社會各界高度關(guān)注的對象?，F(xiàn)階段，幕墻結(jié)構(gòu)逐步區(qū)域復(fù)雜化，設(shè)計工作中存在大量難點(diǎn)，下文總結(jié)航站樓建筑幕墻的設(shè)計難點(diǎn)，并對具體形式加以探討。

1 工程概況

圭亞那國家首都國際機(jī)場航站樓改擴(kuò)建工程，主要施工內(nèi)容為新建航站樓（樓面積約5200m2）、現(xiàn)有航站樓改建（約6200m2）以及發(fā)電機(jī)房等相關(guān)配套設(shè)施的安裝。項(xiàng)目各專業(yè)均依據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范展開設(shè)計工作，現(xiàn)階段已全面竣工。

2 機(jī)場航站樓幕墻特點(diǎn)及設(shè)計難點(diǎn)

2.1 特點(diǎn)

航站樓是整個機(jī)場的重要組成，而幕墻則是航站樓不可缺少的部分，其具有造型復(fù)雜、材料類型多等特點(diǎn)。合理的幕墻設(shè)計方案具有顯著現(xiàn)實(shí)意義，既可提高建筑整體的抗變形能力，又豐富了建筑的可觀賞價值。建筑造型的類別較多，其中屋面造型的優(yōu)勢在于具有較強(qiáng)的抗風(fēng)雨能力；曲面造型的突出特點(diǎn)在于獨(dú)特的曲面結(jié)構(gòu)，實(shí)際使用中受力和抗變形表現(xiàn)都更為良好，且造型優(yōu)美，是多數(shù)建筑領(lǐng)域的首選形式。

建筑幕墻設(shè)計的影響因素較多，應(yīng)兼顧建筑形狀、采光條件、氣候等，導(dǎo)致建筑幕墻普遍存在伸縮縫多、跨度大的特點(diǎn)[1]。幕墻建設(shè)工程具有系統(tǒng)性，各項(xiàng)細(xì)節(jié)均會對整體品質(zhì)帶來影響，因此無論是前期的幕墻設(shè)計還是后續(xù)的施工作業(yè)，都要得到高精度數(shù)據(jù)的支持。幕墻結(jié)構(gòu)形式包含單桿、平行鋼桁架等多種，具體要與機(jī)場所在區(qū)域的地形、功能定位等因素相協(xié)調(diào)，如在溫度變化幅度較小的機(jī)場可選用單桿形式，而在承重要求較高的場所則優(yōu)先選擇平行鋼桁架結(jié)構(gòu)形式。

2.2 設(shè)計難點(diǎn)

建筑幕墻設(shè)計是順利展開施工作業(yè)的重要前提，也是整個幕墻工程中的高難度環(huán)節(jié)，體現(xiàn)在幕墻結(jié)構(gòu)體系的選擇、主體結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系的確定等方面?？傮w上，幕墻設(shè)計最為重要的是兼顧航站樓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所設(shè)置的幕墻應(yīng)與之相協(xié)調(diào)。幕墻設(shè)計要建立在維持航站樓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能正常的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的幕墻要具備較好的抗變形、承重能力以及美觀性。但在大中型航站樓中，幕墻設(shè)計所要顧及的數(shù)據(jù)更為豐富，某個細(xì)微不到位均有可能對航站樓的正常使用造成不良影響。

作為幕墻設(shè)計人員，應(yīng)兼顧上述所提的各方面問題，綜合考慮各項(xiàng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致工作難度相對較大。而且，材料也是重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，要以幕墻的功能為導(dǎo)向選擇質(zhì)量良好、經(jīng)濟(jì)效益較高的材料，如五金材料或玻璃材料等。除確保材料選型的合理性以外，還需注重各材料間的連接問題。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

航站樓幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，最為根本的目標(biāo)是安全，各項(xiàng)設(shè)置在維持安全狀態(tài)的基礎(chǔ)上才具備正常使用的條件，隨后再盡可能提高其美觀程度[2]。作為設(shè)計師，要注重對主體結(jié)構(gòu)受力特性的分析，明確其在整個航站樓中所發(fā)揮出的受力作用，并兼顧屋面結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)等方面的情況。幕墻是整體性工程，高專業(yè)水平的設(shè)計師是創(chuàng)造高品質(zhì)幕墻工程項(xiàng)目的必要前提，設(shè)計者要從業(yè)主對于幕墻功能和外觀層面所提出的要求出發(fā)，尋求科學(xué)的設(shè)計方案，維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，盡可能提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益，使其與幕墻材料相協(xié)調(diào)。幕墻施工現(xiàn)場示意圖如圖1所示。

圖1 施工過程的玻璃幕墻

設(shè)計者著手幕墻設(shè)計工作時要充分考慮到安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可觀賞性、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等一系列要求。從現(xiàn)階段人們的審美傾向來看，其對于索結(jié)構(gòu)幕墻投入較高的關(guān)注度，原因在于此類幕墻的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)良好，具有較高的可觀賞價值。因此，設(shè)計師要充分考慮到此需求，但不可過度注重對索結(jié)構(gòu)的追求，具體要根據(jù)航站樓的整體狀況作出正確的選擇。對于索結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要從細(xì)分結(jié)構(gòu)的幾何排列入手，提出最適宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

3 機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計形式

3.1 大板玻璃幕墻

大板玻璃幕墻的主要組成為玻璃材料，此設(shè)計形式的優(yōu)點(diǎn)在于增強(qiáng)建筑的美感，且通過對大跨度玻璃材料拼接的方式，形成的整體幕墻結(jié)構(gòu)可使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺沖擊感。結(jié)構(gòu)方面，使用的是三角形空間鋼桁架的形式，其優(yōu)勢在于有效彌補(bǔ)玻璃材料穩(wěn)定性不足的局限，橫梁選用的是鋁合金材料，為幕墻整體穩(wěn)定性提供了保障，使其具有更良好的抗風(fēng)能力和承重能力。

玻璃材料給人營造的視覺體驗(yàn)是透明、寬敞的，因此在形成幕墻整體結(jié)構(gòu)后，乘客可透過玻璃觀察到樓層內(nèi)外的景色，給人以開闊、舒適之感，乘客的滿意度得以提高。此外，若從高處俯瞰，可以發(fā)現(xiàn)各玻璃結(jié)構(gòu)的分布并非完全規(guī)則，形態(tài)上極具張力，具有較高的觀賞價值。

3.2 大鋁合金橫梁

作為現(xiàn)代建筑事業(yè)中的關(guān)鍵材料，鋁合金具備硬度高、成本低等多重優(yōu)勢，橫梁部分選擇鋁合金材料后，可形成穩(wěn)定性較好的受力結(jié)構(gòu)。大板玻璃幕墻具有較強(qiáng)的透光能力，因此太陽易透過玻璃而照射至航站樓內(nèi)，其結(jié)果是室內(nèi)溫度偏高，長此以往還將對其他設(shè)施的正常使用造成不良影響。對此，提高幕墻的遮陽能力具有必要性，可充分發(fā)揮出大鋁合金材料的優(yōu)勢，以該材料為基礎(chǔ)形成遮陽構(gòu)件，具體方式是延伸鋁合金橫梁的截面寬度，此舉既發(fā)揮出遮陽的作用，又提高了幕墻的美感。

3.3 不銹鋼吊桿

幕墻結(jié)構(gòu)組成中，不銹鋼吊桿可發(fā)揮出較顯著的支撐作用，但考慮到美觀性要求，在安裝該吊桿時應(yīng)將其置于玻璃接縫中，此時所用的不銹鋼吊桿應(yīng)足夠細(xì)，否則無法安裝到位?；跇滂拘畏植嫉姆绞酵瓿刹讳P鋼吊桿安裝作業(yè)，并采取Y形連接，此時吊桿在抗壓抗拉方面的表現(xiàn)更為良好，吊桿穩(wěn)定性得以提高。吊桿間設(shè)置螺栓和螺母，構(gòu)成穩(wěn)定的整體，且吊桿的形狀可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，利用鑲嵌技術(shù)安裝吊桿，使其可有效嵌入玻璃縫中。與此同時，另一邊則與橫梁緊貼，增強(qiáng)不銹鋼吊桿的穩(wěn)定性，使其在后續(xù)不發(fā)生變形或移位現(xiàn)象。

3.4 懸索點(diǎn)式玻璃幕墻系統(tǒng)

此幕墻系統(tǒng)的突出特點(diǎn)在于打破了點(diǎn)式玻璃幕墻單層索網(wǎng)體系的局限性，將其與主體彩色鋼結(jié)構(gòu)有效融合，形成協(xié)調(diào)性較好的整體結(jié)構(gòu)，是航站樓幕墻設(shè)計中的突破之舉[3]。此系統(tǒng)中，不銹鋼彩帶鋼和鋼絲拉索是重要構(gòu)件，兩者共同組成支撐體系。鋼索幾何分布特點(diǎn)將在很大程度上影響鋼絲拉索的受力狀況，若采取鋼索緊密排列的方式，將出現(xiàn)美觀性不足、成本高的問題；而鋼索排列過于疏松時，又易出現(xiàn)耐力程度偏低的情況，導(dǎo)致建筑的穩(wěn)定性不足。對此，要經(jīng)過幾何計算確定合適的鋼索布設(shè)方式。

3.5 兩翼超大旋轉(zhuǎn)幕墻系統(tǒng)

此幕墻系統(tǒng)的突出優(yōu)勢在于具有較好的節(jié)能環(huán)保效益，得益于玻璃幕墻的透光性，可幫助航站樓自然采光，而乘客通過智能旋轉(zhuǎn)門則可以融入周邊環(huán)境中，感受當(dāng)?shù)厥孢m的自然風(fēng)?？傮w來看，其用電負(fù)荷較低，可解決傳統(tǒng)方式下電量消耗過高的問題。兩翼旋轉(zhuǎn)玻璃幕墻系統(tǒng)的突破之處在于幕墻采用了全新的旋轉(zhuǎn)幕墻形式，在開啟狀態(tài)下具有通風(fēng)照明的效果；若為關(guān)閉狀態(tài)，則可以提高航站樓的嚴(yán)密性，幕墻與之緊密吻合。

4 結(jié)束語

機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計在現(xiàn)階段依然存在諸多難點(diǎn)，在此方面有較大的進(jìn)步空間。從設(shè)計者的角度來看，要以綠色發(fā)展理念為導(dǎo)向，基于力學(xué)幾何知識提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)發(fā)揮出幕墻的環(huán)保效益，從而提高幕墻建設(shè)水平。