建筑雨棚精細(xì)化設(shè)計(jì)探討

姚慧娟

雨棚是設(shè)在建筑出入口頂部用來遮風(fēng)避雨、防高空墜落的建筑構(gòu)件，是建筑設(shè)計(jì)中不可或缺的實(shí)用元素。造型優(yōu)美、設(shè)計(jì)精致的雨棚對(duì)提升入口空間品質(zhì)、賦予建筑外觀獨(dú)特的美感發(fā)揮著重要作用。因此，對(duì)雨棚進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)是尤為關(guān)鍵的步驟。

1 雨棚空間形態(tài)及尺度

廣義的雨篷為遮風(fēng)避雨、防墜落的空間或構(gòu)件。按照與建筑外輪廓的關(guān)系，可以分為獨(dú)立突出于建筑之外、首層內(nèi)凹形成的檐廊空間，以及兩者的結(jié)合—半凹半凸的雨篷空間。

雨棚的進(jìn)深取決于其所處的位置、功能需求及形象考慮，一般分為主入口、次入口及疏散出口雨棚。主入口雨棚出挑較深遠(yuǎn)，對(duì)于有落客需求的建筑而言（例如酒店等），通常雨篷的進(jìn)深不小于5.5 m，覆蓋門前等候及落客區(qū)。設(shè)計(jì)實(shí)踐中，主入口雨棚往往尺寸更為宏大，造型也較鮮明，可以是獨(dú)立于建筑主體語匯之外的設(shè)計(jì)，也可以是建筑造型和表皮的延續(xù)，如徐家匯中心塔樓的雨棚。次入口雨棚的尺寸較為靈活，進(jìn)深約2 ～4 m最常見。疏散出口雨棚通常較小，出挑在2 m 以內(nèi)。

雨棚的出挑深度也受到《建筑防火通用規(guī)范》（GB 55037—2022）的限制，規(guī)范要求“消防車登高操作場(chǎng)地與建筑之間不應(yīng)有進(jìn)深大于4 m 的裙房及其他妨礙消防車操作的障礙物”[1]。近年來出現(xiàn)的一種用于消防登高面的可伸縮雨棚，也是一種創(chuàng)造性解決思路[2]。雨棚的距地高度與出挑深度相關(guān)。通常小型雨棚的高度距地約4.5 m，中型雨棚距地4 ～6 m，大型雨棚距地6 m 以上。

2 雨棚精細(xì)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

雨棚的精細(xì)化設(shè)計(jì)，既有造型、材料、泛光結(jié)合等美學(xué)層面的思考，也包含結(jié)構(gòu)形式、排水方式、材料劃分、相關(guān)規(guī)范要求等技術(shù)層面的分析。美觀而實(shí)用的雨棚是這些要素的統(tǒng)籌規(guī)劃與合理創(chuàng)新。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)方案是實(shí)現(xiàn)造型最重要的要素，雨棚的結(jié)構(gòu)可以由幕墻龍骨提供支撐，也可以生根于土建結(jié)構(gòu)之上或直接由主體提供支撐。以下為一些常見的雨棚結(jié)構(gòu)方式。

2.1.1 梁式懸挑雨棚

梁式懸挑雨棚可細(xì)分為：第1，雨棚結(jié)構(gòu)直接從幕墻立柱上出挑，無須與主體梁柱連接，因此雨棚的寬度及高度相對(duì)靈活。一些地標(biāo)幕墻規(guī)范對(duì)這類雨棚的出挑深度有所限制，例如，在上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ08-56-2019）（J12028—2019）規(guī)定從幕墻鋼結(jié)構(gòu)梁、柱上出挑的雨棚不宜大于2 m[3]。這類雨棚較為輕巧，可采取變截面雨棚梁或轉(zhuǎn)折梁使其端部更纖薄。第2，雨棚結(jié)構(gòu)從主體結(jié)構(gòu)上出挑，深度約達(dá)4 m。

2.1.2 鋼板或不銹鋼薄板雨棚

板厚與地區(qū)風(fēng)壓有關(guān)，具體厚度由計(jì)算決定。在上海中交濱江廣場(chǎng)項(xiàng)目中，采用了20 mm 的不銹鋼板雨棚。這類適用于出挑1.2 m 以內(nèi)的雨棚。

2.1.3 梁式雨棚帶拉桿或壓桿

多地幕墻規(guī)范要求出挑深度達(dá)到4 ～4.2 m 的雨棚，宜設(shè)置拉桿或壓桿。各地規(guī)范數(shù)值略有不同[3-5]，應(yīng)查詢相應(yīng)的規(guī)范。

2.1.4 獨(dú)立柱式雨棚

獨(dú)立柱式雨棚通常用于尺度較大的雨棚，或用來強(qiáng)調(diào)主入口空間，如上海震旦博物館。

2.1.5 特殊結(jié)構(gòu)

特殊結(jié)構(gòu)如薄殼、網(wǎng)殼、桁架、網(wǎng)架等，適用于超大尺寸或有特殊造型設(shè)計(jì)的雨棚。著名的案例有阿爾瓦羅·西扎設(shè)計(jì)的里斯本世博會(huì)葡萄牙館入口天棚，采用懸拉鋼索外包混凝土的結(jié)構(gòu)方式[6]，創(chuàng)造了一個(gè)令人贊嘆的優(yōu)美雨棚。

建筑師需與結(jié)構(gòu)及幕墻工程師密切配合，方可確定合理美觀，甚至極具創(chuàng)造力的方案。當(dāng)雨棚結(jié)構(gòu)做了細(xì)致的考量，也可外露成為造型的一部分。例如，RSHP 設(shè)計(jì)的上海中興路一號(hào)興CLUB 的雨棚，主結(jié)構(gòu)方案采用4 根直徑300 mm 的纖細(xì)立柱，每對(duì)立柱伸出拉索懸吊四榀三角桁架，桁架之間設(shè)3 道不銹鋼管提供橫向穩(wěn)定。雨棚玻璃面板以爪件支承在桁架上。該雨棚的結(jié)構(gòu)體系表達(dá)清晰，外露構(gòu)件精致富有設(shè)計(jì)感，彰顯理性的力量與美感。

2.2 排水方式

采用散排可減薄雨棚的厚度，多用于小雨棚、多層建筑或不重要的入口。有組織排水，需要考慮天溝、雨水管與雨棚結(jié)構(gòu)的關(guān)系。建筑師們往往希望雨棚盡可能輕巧，因此妥善安排這些構(gòu)件是技術(shù)方案的一個(gè)重點(diǎn)。

2.3 材料選擇

常見的材料有混凝土、玻璃、金屬板等。隨著新材料的推廣，聚碳酸酯板、太陽能光伏[7]、膜布等新材料越來越多地運(yùn)用在建筑雨棚上。

玻璃作為頂部材質(zhì)，輕盈通透，但長(zhǎng)期使用后表面積灰及雨水留痕影響美觀。通常采用彩釉、磨砂、夾膠金屬網(wǎng)玻璃，或底部增加裝飾構(gòu)件進(jìn)行遮擋。玻璃面板需要?jiǎng)澐譃檩^小的面積。國(guó)標(biāo)及部分地標(biāo)幕墻規(guī)范對(duì)此提出具體的要求。例如，上海市《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ08-56-2019）（J12078―2019）要求玻璃面板單塊面積不宜大于2.5 m2，不應(yīng)大于3 m2，長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)不宜大于2 m，玻璃的懸挑尺寸不大于150 mm。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，浙江及江蘇等地也有類似的內(nèi)容。同時(shí)，一些規(guī)范也對(duì)雨棚玻璃面板的支承方式做出規(guī)定，如近年來不再允許使用倒掛鋼爪式點(diǎn)支承形式。

金屬面板可劃分為更大的尺寸，主要取決于板材的加工要求。常規(guī)較經(jīng)濟(jì)的尺寸是短邊不大于1.5 m，長(zhǎng)邊可至4.5 ～6 m。當(dāng)幅面過大的金屬單板用做雨棚吊頂時(shí)，可采用蜂窩板或復(fù)合板，提高板面的平整度。雨棚的板縫處理方式多樣，包括使用密封膠、開縫、密拼或組合方法。這些處理方法會(huì)影響雨棚的細(xì)節(jié)精致度。

2.4 泛光照明

除提供功能性照明外，燈光也起到美化出入口的作用。燈具可暗埋、明裝，也可采用磨砂玻璃或亞克力板進(jìn)行間接照明。不同的雨棚材料對(duì)于光線有不同的散射能力，亦對(duì)泛光照明的方式有要求。例如，反射性較強(qiáng)的拉絲不銹鋼不易承光，容易映射出扭曲的光源，不宜采用洗墻燈的方式。此外，燈具的安裝方式要便于后續(xù)檢修，設(shè)計(jì)時(shí)需要與燈光、幕墻顧問充分溝通。

3 設(shè)計(jì)案例分析

本文以青島濱海國(guó)際中心某地塊超高層塔樓為例，介紹其中2 處典型的雨棚精細(xì)化設(shè)計(jì)過程和成果。

項(xiàng)目由4 棟建筑組成，1#塔樓，建筑高度143.9 m，是場(chǎng)內(nèi)制高點(diǎn)。塔樓的外立面概念為“疊水流觴”，在高度方向按黃金分割數(shù)列劃分為不同高度段。外立面設(shè)有不同旋轉(zhuǎn)角度的豎向裝飾線條。起到分隔作用的水平腰線，飾以豎向格柵，呼應(yīng)垂直裝飾條，增加立面細(xì)節(jié)，同時(shí)也考慮了功能 位于避難設(shè)備層及三層的格柵解決了設(shè)備通風(fēng)的要求。塔樓為鋼混框架結(jié)構(gòu)。

雨棚設(shè)計(jì)遵循的原則有：雨棚造型需與建筑整體協(xié)調(diào)，成為外立面的一部分而不是附屬物；雨棚的大小尺度應(yīng)與其所在位置、功能屬性匹配，依據(jù)具體的土建條件、幕墻系統(tǒng)、燈光方案進(jìn)行綜合考量，做出技術(shù)深化設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)者希望主入口雨棚（圖1）創(chuàng)造一個(gè)具有強(qiáng)烈昭示度和儀式感，甚至從基地入口即可識(shí)別的建筑入口形象，因此將雨棚設(shè)在3 層（11.2 m標(biāo)高處），最大出挑達(dá)到8.3 m。3 層處的水平腰線外展，延續(xù)塔身的倒角圓弧，平滑銜接形成雨棚；放棄露明的拉壓桿，保持造型語言的純粹；雨棚根部寬度達(dá)到28.5 m，可完全覆蓋等候區(qū)及3 個(gè)停車位的落客區(qū)。由于梁高及機(jī)電要求，本層水平腰線的高度為2.2 m，雨棚的根部厚度同高。雨棚端部則收窄變薄，寬度約19.34 m，厚度1 m，變截面的設(shè)計(jì)使得造型趨于輕盈。此外，雨棚底部每隔1.5 m設(shè)有300 mm 寬的流線型裝飾帶，強(qiáng)化入口進(jìn)深和序列感。

圖1 主入口雨棚剖面大樣圖（來源：作者自繪）

泛光方案采取3 個(gè)系統(tǒng)：第1，延續(xù)塔樓整體泛光概念，于水平腰線內(nèi)暗埋一圈硬條燈帶，洗亮上層挑檐的底板以及格柵；第2，雨棚底部裝有300 mm 寬的流線型裝飾帶，暗裝180 mm 寬卡槽式燈具加乳白透光膜（透光率60%）；第3，雨棚吊頂端部增設(shè)一排下照筒燈，功率30 W，為入口提供足夠的照度。

雨棚根部處混凝土梁高1.95 m。經(jīng)幕墻顧問計(jì)算，從混凝土梁上每隔1.5 m 固定一榀V 字型鋼梁，起到斜向支撐桿的作用，斜撐角度根據(jù)雨棚造型確定。上弦構(gòu)件采用150×300（h）方鋼管，下弦構(gòu)件采用100×150（h）方鋼管，下弦桿同時(shí)起到吊掛玻璃肋幕墻系統(tǒng)的作用。V 字鋼梁的前端，順應(yīng)雨棚形狀，采用變截面梁150×300 （h）～200 （h）。端部設(shè)橫向150×300 （h）的鋼梁提供側(cè)向穩(wěn)定支撐。玻璃及鋁板造型通過焊接次龍骨完成。

雨棚頂面采用了豎明橫隱玻璃系統(tǒng)，朝向天溝3%找坡。玻璃根據(jù)模數(shù)劃分為0.75 m×1.73 m 的板塊。面板采用夾膠玻璃，白色條紋狀彩釉，釉條寬度10 mm，間距30 mm。

在雨棚細(xì)節(jié)處理上，由于下層挑檐板面展開尺寸較大，出于造價(jià)和平整度的考慮，上層采用3 mm 厚鋁合金單板，下層采用鋁合金蜂窩板，不同材料交接縫隙設(shè)在內(nèi)口，且被格柵遮擋。優(yōu)化雨棚的輪廓及細(xì)部，以平面鋁板為主，僅有少量單曲鋁板。優(yōu)化后的方案更加經(jīng)濟(jì)，且加工、施工更加容易。裝飾性寬縫及窄縫結(jié)合：在雨棚吊頂轉(zhuǎn)折面內(nèi)側(cè)100 mm 處，設(shè)20 mm 寬凹扣蓋式縫隙，來解決圓弧轉(zhuǎn)角部位不同方向、不同面相交帶來的分縫問題；沿挑檐和雨棚周圈，按幕墻模數(shù)每隔1.5 m 設(shè)一道6 mm 窄縫，視覺上保持了挑檐的連續(xù)完整性。

東側(cè)次入口設(shè)置一處出挑2.1 m、距地3.7 m 的雨棚。該雨棚同樣位于2層通高玻璃肋系統(tǒng)中。建筑師希望有組織排水且盡可能輕巧，保證大堂的通透性，因此設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于極其精細(xì)的排布鋼結(jié)構(gòu)和雨水系統(tǒng)。

得到幕墻顧問計(jì)算結(jié)果后，協(xié)調(diào)顧問對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的標(biāo)高和布置做出精確的定位（圖2）。雨棚并未采用常規(guī)的在雨棚標(biāo)高上增設(shè)土建橫梁來提供懸挑結(jié)構(gòu)支撐的方法，而是從混凝土結(jié)構(gòu)柱上出挑鋼梁，拉接一道300×250（h）的橫向鋼梁，這道橫向梁除支撐雨棚結(jié)構(gòu)外，還用于固定其上的玻璃肋幕墻。外側(cè)每隔1.5 m 設(shè)置60×150 （h）～120 （h）的懸挑變截面折梁，其根部下沉，便于設(shè)置天溝及進(jìn)入室內(nèi)的雨水管，端部的高度順應(yīng)雨棚外包輪廓的抬起而變小。雨水管緊貼混凝土柱內(nèi)側(cè)，進(jìn)入室內(nèi)后落下，包裹在柱子飾面內(nèi)。經(jīng)過幾輪討論和驗(yàn)證，最終的設(shè)計(jì)可以將雨棚端部做到150 mm，根部室內(nèi)側(cè)裝飾完成面高度達(dá)到520 mm。

圖2 次入口雨棚剖面大樣圖（來源：作者自繪）

在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)全過程中，建筑師發(fā)揮主導(dǎo)作用，積極組織討論，協(xié)同各方豐富和完善方案。同時(shí)注重對(duì)細(xì)節(jié)的雕琢，力求設(shè)計(jì)的完美呈現(xiàn)。全過程均采用Revit 構(gòu)建三維模型，直觀呈現(xiàn)設(shè)計(jì)效果，通過模型校驗(yàn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并予以修正，保證設(shè)計(jì)方案的實(shí)施可行性。

4 結(jié)語

精美的雨篷是建筑師審美創(chuàng)意、技術(shù)水平的雙重體現(xiàn)。建筑師需要運(yùn)用形態(tài)、材質(zhì)、燈光等元素，營(yíng)造出獨(dú)特且與整體相協(xié)調(diào)的入口空間，同時(shí)要求建筑師具備協(xié)調(diào)引導(dǎo)各專業(yè)顧問制訂富有創(chuàng)造力的解決方案。當(dāng)建筑師們對(duì)藝術(shù)與技術(shù)擁有深度理解和把握后，通過精準(zhǔn)的細(xì)節(jié)處理，方打造既有功能性又富藝術(shù)感的雨篷設(shè)計(jì)，賦予建筑別樣的魅力和體驗(yàn)。