分析大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計關(guān)鍵要點

楊嘉慶

近年來，隨著市場要素配置資源功能的增強(qiáng)，我國大型機(jī)場在數(shù)量、規(guī)模、品質(zhì)方面獲得了有效擴(kuò)增。機(jī)場航站樓作為機(jī)場的主要建筑體，既代表了機(jī)場的建設(shè)水平，也通過引入現(xiàn)代化的設(shè)計理念、設(shè)置復(fù)雜的功能、使用先進(jìn)的技術(shù)、采用多樣的風(fēng)格，提升了航站樓的產(chǎn)品質(zhì)量。尤其在總體經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)新階段，在大型機(jī)場航站樓建筑設(shè)計中，為了滿足空間擴(kuò)增、簡潔通透等需求，大量應(yīng)用了幕墻結(jié)構(gòu)形式。下面以幕墻設(shè)計作為研究對象，對與其相關(guān)的設(shè)計關(guān)鍵要點展開具體分析。

一、大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計特征

現(xiàn)代大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計的特征相對突出，主要體現(xiàn)在造型、結(jié)構(gòu)、材料方面。

以造型為例，由于大型機(jī)場航空站樓建筑代表著機(jī)場形象，需要與國際同行業(yè)質(zhì)量體系管理標(biāo)準(zhǔn)趨于一致，因而在建筑造型設(shè)計過程中，設(shè)計師往往會選擇一些主流的設(shè)計流派，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臋C(jī)場環(huán)境因地制宜的擷取一些設(shè)計元素。通常造型設(shè)計中主要以簡潔、宏大、通透為主，配套選擇一些傳統(tǒng)形式的裝飾裝修元素。具體造型方面，對于屋面、曲面、斜面的造型處理與其功能配合緊密。例如，屋面中強(qiáng)調(diào)防風(fēng)防雨功能，曲面造型中重在以結(jié)構(gòu)主導(dǎo)增強(qiáng)建筑體的審美性，斜面則主要體現(xiàn)其流暢、簡潔，以及裝飾元素等。由于造型、結(jié)構(gòu)、材料相互密切關(guān)聯(lián)，因而在幕墻設(shè)計過程中，對于整體的形狀、采光、氣候、風(fēng)壓等控制相對嚴(yán)格。尤其是空間處理方面，因結(jié)構(gòu)與功能需求較多，往往會設(shè)置較大的平面尺度、較多的伸縮縫、較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。以基本結(jié)構(gòu)為例，單杠結(jié)構(gòu)、平行鋼桁架結(jié)構(gòu)的使用，既符合大型機(jī)場的環(huán)境，也可以根據(jù)具體的地形、功能需求，合理選擇適用的結(jié)構(gòu)。大型機(jī)場航站樓建筑幕墻效果參看下圖1：

圖1 大型機(jī)場航站樓建筑幕墻局部效果圖

二、大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計問題

隨著大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計數(shù)量的增多，積累了諸多設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)了設(shè)計中存在的一些重點與難點。從當(dāng)前的總結(jié)經(jīng)驗看，此類問題主要體現(xiàn)在設(shè)計中的各類關(guān)系的處理方面。例如，在幕墻結(jié)構(gòu)體系——主體結(jié)構(gòu)力學(xué)之間的關(guān)系處理、幕墻結(jié)構(gòu)——伸縮縫構(gòu)造之間的關(guān)系處理、幕墻形式——結(jié)構(gòu)體系之間的關(guān)系確定方面等。除此之外，幕墻與主體建筑收邊收口（異型板面）、與建筑相互位移適應(yīng)（風(fēng)、溫度、地震）的構(gòu)造防水設(shè)計處理，以及超大尺寸的電動開啟窗的開啟問題，均需要進(jìn)行精細(xì)化處理，如開啟窗的剛度控制、強(qiáng)度控制、五金連接件的設(shè)置等。概括而言，機(jī)場航站樓——幕墻之間的關(guān)系協(xié)調(diào)十分關(guān)鍵，對兩者關(guān)系處理的好壞，往往決定了設(shè)計效果的優(yōu)劣與否。

具體而言，幕墻設(shè)計需要以大型機(jī)場航站樓建筑的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，具體設(shè)計環(huán)節(jié)，先要保障其基礎(chǔ)的安全性與有效性，因此設(shè)計中應(yīng)該以不破壞其基礎(chǔ)作為必要條件。同理，在幕墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方面，也應(yīng)該保障機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)、功能的完整性與有效性。反過來，幕墻設(shè)計時應(yīng)該在原有基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)、功能條件限定下，起到增強(qiáng)其作用的設(shè)計目標(biāo)，即擴(kuò)增其抗壓性能、承重能力。另一方面，現(xiàn)階段的大型機(jī)場規(guī)模大、體系復(fù)雜，存在事實上的“牽一發(fā)而動全身”的問題，在幕墻設(shè)計時，任何一個單元設(shè)計的變化，均可能對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生或增強(qiáng)或減弱的作用。因此，在實際的設(shè)計中面臨著數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析的實際難題。

三、大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計要點

從設(shè)計要點方面看，在總目標(biāo)一定的條件下，幕墻設(shè)計中應(yīng)該按照安全性、可行性、精準(zhǔn)性，設(shè)置與之對應(yīng)的設(shè)計目標(biāo)，以此保障設(shè)計的有效性。

例如，在安全性方面，幕墻外觀設(shè)計雖然十分重要，與觀看者的直觀審美直接關(guān)聯(lián)，但是，為了確保其安全性，應(yīng)該規(guī)避將直觀審美作為主要目標(biāo)，而應(yīng)該從安全角度考慮，先使幕墻的面板布置、風(fēng)格能夠相得益彰，再從結(jié)構(gòu)、功能滿足的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化其外觀造型。換句話講，設(shè)計過程中，以外觀造型進(jìn)行草圖設(shè)計，而在實際的設(shè)計中，則要求反過來，從結(jié)構(gòu)、功能出發(fā)，通過結(jié)構(gòu)、功能等實用性的價值，限定其造型、風(fēng)格。尤其是在梁柱受力設(shè)計方面，主體結(jié)構(gòu)的支承能力與其密切關(guān)聯(lián)，并且，在系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計方案中，幕墻結(jié)構(gòu)支承能力直接體現(xiàn)在梁柱受力情況的分析方面。所以，應(yīng)該在設(shè)計時，結(jié)合結(jié)構(gòu)、功能、造型、風(fēng)格，進(jìn)一步對其材料進(jìn)行有效評估，確保材料使用后可以滿足其綜合設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)。尤其是大型機(jī)場航站樓建筑體本身的規(guī)模龐大，梁柱受力情況，牽涉到一系列的計算，而可行性與材料及計算的精準(zhǔn)性密切關(guān)聯(lián)。此時，設(shè)計時需要考慮到數(shù)據(jù)分析的有效性。尤其應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前的環(huán)保理念、節(jié)能理念，合理地選擇一些環(huán)保材料、節(jié)能工藝，確保幕墻設(shè)計方案能夠與綜合效益產(chǎn)出相一致，在根本上滿足可持續(xù)發(fā)展理念指引下的幕墻設(shè)計原則。

四、大型機(jī)場航站樓建筑幕墻設(shè)計案例

以北京首都國際機(jī)場擴(kuò)建工程T3航站樓工程項目為例，在幕墻設(shè)計中，采用了大板玻璃幕墻、大鋁合金橫梁、不銹鋼吊桿，產(chǎn)生了較好的設(shè)計效果。

首先，將幕墻設(shè)計中的主要原材料定位在玻璃材料，通過玻璃的可分割特性，對其進(jìn)行了大板塊、大跨度分割，形成了大板塊玻璃幕墻設(shè)計方案，以三角形空間鋼桁架結(jié)構(gòu)作為幕墻設(shè)計中的連接方式，起到了強(qiáng)烈的直觀審美沖擊力。而橫梁則以鋁合金材料為準(zhǔn)，又保障了幕墻的抗腐、抗風(fēng)能力，以及承載能力。其次，由于鋁合金材料價格適中、延展性能好、硬度相對較高，橫梁中應(yīng)用該材料既能夠滿足其施工受力方面的要求，也可以配合大面板玻璃幕墻的透光性，形成一種材質(zhì)方面的呼應(yīng)，提高整體上的設(shè)計檔次。另一方面，在遮陽處理方面，利用大鋁合金材料設(shè)計具體的遮陽構(gòu)件，既可以使橫梁截面寬度獲得有效延伸，也能夠在延伸的基礎(chǔ)上，使遮陽效果與幕墻審美匹配起來，使功能與美觀達(dá)到了高度融合。加上S630高強(qiáng)度不銹鋼材料的使用，使不銹鋼吊桿使用后分擔(dān)了大鋁合金橫梁受力，起到了實際的協(xié)調(diào)耐用作用。