穿孔鋁板在體育建筑設計中的應用

【摘要】建筑材料是營造建筑空間的重要因素，是建筑師設計表達的一種物化語言。在由這些材料形成的建筑空間中，包含了形體、光照、色彩、質感等語言要素。建筑師通過對這些語言要素的組合應用，表達建筑的性格與表情。

【關鍵詞】建筑設計；材料；穿孔鋁板

建筑材料作為建筑設計的語言表達，它具有多樣性，比如混凝土、玻璃、石材、金屬、木材、塑料、甚至新時代的3D打印可再生材料。體育建筑作為高度綜合的大型公共建筑，逐漸發(fā)展成為綜合新材料、新工藝、新設備的全新建筑，而金屬中的穿孔鋁板作為一種工業(yè)化的建筑材料，在建筑設計中迅速地從眾多材料中脫穎而出，伴隨著穿孔鋁板行業(yè)的發(fā)展，它在體育建筑室內外設計中得到廣泛應用。

1、穿孔鋁板的主要特性

穿孔鋁板是用純鋁或鋁合金材料，通過壓力加工制成的厚度均勻的矩形材料，通常把厚度在0.2mm～500mm，寬度大于200mm，長度小于16m鋁材料稱之為鋁板材，小于0.2mm稱為鋁箔材。穿孔鋁板按合金成分為：高純鋁板、純鋁板、復合鋁板、合金鋁板、或者釬焊板和包鋁鋁板等。按厚度分為：薄板、常規(guī)板、中板、厚板、五條筋花紋鋁板和超厚板等。穿孔鋁板根據(jù)“孔”、“板”的不同可以展現(xiàn)豐富多樣的外在形象。

1.1材料特性：鋁是一種高延展性、密度小且導電性能良好的金屬，能反映周邊環(huán)境的朦朧影像和色調。穿孔鋁板在加工過程中，加入各種合金元素可提高招板的力學性能以及化學指標。

1.2 穿孔鋁板的要素

穿孔率：降低建筑能耗程度、影響其視覺整體感的關鍵，影響穿孔鋁板單元的核心因素，不同的穿孔率在建筑中產生不同程度的通透性。穿孔率的變化可以控制室內的進光量，并且隨著穿孔率的增大，采光系數(shù)不斷上升。根據(jù)目前機械設備，最高穿孔率能達到65%左右，并要求穿孔板尺寸最好在1500*3000范圍內。穿孔鋁板的穿孔率越高，對成形后的鋁板平整度影響越大。

孔徑：控制穿孔的孔徑、孔間距和排列方式，可以調整視覺清晰度及視覺形象，結合穿孔率、板厚等因素可起到減少太陽輻射熱，降低能耗的作用。穿孔鋁板單元固定孔徑可創(chuàng)造均質的視覺效果，變化處理孔徑，則可以形成漸變或者圖案效果。

板厚：受加工成本、單元自重、單元平整性等因素的影響，作為外表皮使用的穿孔鋁板板厚常選用1.0mm～6.0mm的常規(guī)板，穿孔吸聲板則基本上在3mm以內。隨著穿孔率的增加，板的平整性受到影響，增強板厚是提高單元強度的方法之一。

板型：有平板形、折板形、鋸齒形、波浪形和短邊折板形之分。隨著穿孔率的增強，穿孔板的強度減弱。板型的選擇影響穿孔鋁板的強度，繼而影響穿孔板模塊的大小、起連接作用的龍骨數(shù)量、整體效果等。

1.3穿孔鋁板價格：一般根據(jù)穿孔鋁板的規(guī)格，加工難易程度以及沖孔率等價格有所不同，沖孔率越高，加工程度越難價格也就越高。

2、穿孔鋁板在體育建筑外表皮的應用

早期穿孔板多使用在吊頂中，而近幾年越來越多的運用到建筑外表皮中。鋁不能準確的反應周圍的影響，但能反應出朦朧的影像和色調，相比較玻璃的透和金屬板材的不透，穿孔鋁板在兩者之間達到一種半通透的效果，可以形成像紗一樣的含蓄、朦朧感和寧靜、輕盈感。穿孔鋁板在北京五棵松體育館，多特蒙德德國足球博物館等體育建筑中的使用，都很好的體現(xiàn)了視覺整體感。

2.1簡單形體的效果表達

體育建筑屬于高大空間，體量大，形體相對單一。穿孔鋁板以完整統(tǒng)一的材料語言覆蓋建筑表皮，可以增強公共建筑的整體性和純粹性，形成簡潔、明確、肯定的外部形象，創(chuàng)造感官直接強烈的感染力。在體育建筑中，穿孔鋁板表皮可遮擋建筑界面不規(guī)則的開窗，統(tǒng)一建筑語言，與其他材料共同構成均質的立面，豐富表皮的肌理與層次。

2.2建筑物理環(huán)境

（1）遮陽特性：選擇合適的穿孔鋁板遮陽形式、穿孔率是影響其遮陽效果的關鍵。相同板厚、孔徑的前提下，穿孔鋁板的穿孔率越低.遮陽效果越好。

（2）采光特性：通過設置合適的穿孔率，同一塊穿孔鋁板既能達到遮陽效果，也可滿足室內的采光需求。不同的建筑類型對室內采光照度的要求不同，可利用不同的穿孔率回應不同的采光需求。

（3）通風特性：穿孔鋁板通常作為敞開式外循環(huán)體系通風幕墻使用，適宜于夏熱冬冷地區(qū)。

（4）可調節(jié)性：在建筑造價允許的范圍內，采用自動感應裝置，傳達指令給機械設備控制建筑表皮的開閉或者運轉角度，進而控制空調和人工照明的運行，最大限度的適應環(huán)境氣候。

2.3構造方式

穿孔鋁板作為建筑外部表現(xiàn)的主體，不同板型、構造方式的穿孔鋁板整體性效果也不同。 龍骨系統(tǒng)可與穿孔鋁板單元并置，共同形成外表皮系統(tǒng)。根據(jù)穿孔鋁板單元模塊的尺寸，龍骨系統(tǒng)常以均質的網(wǎng)格劃分建筑表皮，強調立面尺度感。

3、穿孔鋁板在體育建筑室內的應用

穿孔鋁板具有良好的防腐性能，有一定強度，表面粗糙度低，易于機械加工成各種規(guī)格形狀，有良好的防震、防水、防火性能，以及良好的消音效果，是較好的裝飾消音材料，廣泛應用于體育建筑室內墻面及吊頂?shù)奈曆b飾設計。穿孔鋁板的孔徑和孔間距會受到加工工藝的影響，一般有兩種：一種主要是起吸音作用的也叫吸音板，多用在人員密集的建筑，這種板孔徑不大但密度大；還有一種是起裝飾作用的，它的孔形狀不一孔徑相對較大密度小。

3.1吸聲性能

對于各方面技術要求均較高的體育場館，其內部的聲學設計也是不可忽視的重要方面，要充分考慮整個空間的吸音效果，從墻面到吊頂都需設計使用吸音裝飾材料，以滿足聲學要求。 目前，比較常用的多為穿孔吸音鋁板、微穿孔蜂窩鋁板等金屬材料配合玻璃棉組合使用。由于鋁板加工簡便，可以根據(jù)室內聲學要求，進行不同的穿孔率設計，通過控制穿孔孔徑、孔距、板厚等，在一定的范圍內控制組合結構的吸音系數(shù)，既達到設計效果，又能合理控制造價。根據(jù)資料顯示：當鋁板的穿孔率小于30%時，吸聲系數(shù)隨穿孔率的提高而增大，當穿孔率大于30%時，穿孔率對吸聲系數(shù)的增大作用降低。孔徑不同，穿孔鋁板處理聲音的頻率也不同，微孔處理的是更高聲調的聲音，孔徑越大，吸音頻率越低。

3.2裝飾效果

通過控制鋁板的穿孔率、孔徑、孔的形狀以及色彩的元素，穿孔鋁板可以產生多樣的裝飾視覺效果，而得以在重要建筑的室內空間得以使用。穿孔鋁板可以根據(jù)設計效果以及使用功能，并結合照明、空調通風設備、消防設施等合理布置，采用印花、雕刻、三維造型等手法營造豐富多樣的室內空間。鋁板正面飾面漆可采用珠光噴涂、滾涂、氟碳噴涂等，顏色可按要求定制。

結語：

穿孔鋁板良好的材料特性以及塑造視覺整體感、降低能耗的優(yōu)勢，使其能夠在體育建筑的室內外有很大應用前景，建筑師對材料的掌控與應用能力是設計生涯的必修課。

參考文獻：

[1]梅婧.建筑表皮中金屬材料的表現(xiàn)手法解析[J].重慶大學，2013-05-01

[2]濟南奧林匹克體育中心——體育建筑 與中國同行[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]諸智勇.建筑設計的材料語言[M].中國建電力出版社，2006