大型機場航站樓建筑幕墻設計關鍵要點分析

徐劍平

[摘要]大型機場航站樓建筑幕墻設計具有重大意義，在航站樓的外觀形象和承壓受力情況中都起著重要作用。本文主要結合實際案例，闡述對大型機場航站樓建筑幕墻設計關鍵的要點分析。

[關鍵詞]大型機場；航站樓；建筑幕墻；關鍵要點 文章編號：2095-4085（2018）05-0015-02

近年來，我國社會經濟不斷發展，各行各業都有不同層次的突破和創新。其中機場航站樓建筑幕墻設計逐漸成為機場所在城市的形象和地標，獨特的幕墻設計受到越來越多人的關注，幕墻設計的造型和風格也出現了很多創新。但幕墻結構越復雜，幕墻設計的難點就越多，工程的施工也會存在很大難度。

1 大型機場航站樓建筑幕墻特點及設計難點

1.1 特點

大型機場航站樓建筑幕墻設計具有建筑造型復雜、結構體系復雜、結構材料多樣等特點。幕墻的設計不僅是為了裝飾大型建筑，美化建筑，還需要具有一定變形、抗壓能力。其中建筑造型多為屋面、曲面和斜面，屋面造型有較強的防風防雨能力，而曲面造型由于它奇特的曲面結構，在受力和變形方面都有很強的接受能力，再加上其造型相對較為美觀，該造型受到大多數建筑師的喜愛。幕墻建筑設計需要考慮到建筑的形狀、采光和氣候風壓等，因此建筑幕墻的平面尺度大、伸縮縫多、結構體系跨也大。幕墻建設工程是一項大工程，工程一磚一瓦都需要有詳細的分析和數據，出現一點誤差，就會造成整個工程的失誤，幕墻的功能也會有所影響，所以幕墻結構的周長、邊長等都是建筑師結合實際情況得出的精密數據。幕墻具有單桿結構和平行鋼桁架等結構，建筑幕墻的結構也需要根據大型機場的地形、范圍和功能要求進行選擇，如單桿結構適合變形小、溫度變化溫和的機場，而平行鋼桁架結構的承重能力就會比單桿結構強。

1.2 設計重難點

建筑幕墻的設計重難點主要包括幕墻形式與結構體系綜合確定、幕墻結構體系與主體結構力學關系的確立以及建筑伸縮縫構造與幕墻結構關系等。總而言之，幕墻的設計重難點主要集中在如何協調幕墻與機場航站樓結構的關系。幕墻的建設需要在不破壞大型機場航站樓結構的基礎上進行，因此幕墻形式和造型要符合機場要求，幕墻的結構體系在不影響機場航站樓的功能和結構下，還要起到抗壓、承重的作用。而大型機場是大規模、大面積的建筑，其數據龐大復雜，一個小單元就可能牽扯到整個機場的結構。所以在幕墻結構設計時，建筑師需要解決上述問題并分析龐大的數據，這對建筑師的工作帶來了一定難度。同時幕墻的材料選擇也有嚴格的要求和考究，根據幕墻的功能選擇材料，需要硬度大的幕墻就選擇五金材料，需要美觀功能的大部分會選擇玻璃幕墻，幕墻材料的選擇問題解決之后，建筑師還需考慮到幕墻材料之間的連接與開啟問題。幕墻設計和建設也是一項大工程，建筑師只有經過多方面的考察和研究設計，才能真正開始施工。

1.3 大型機場航站樓幕墻結構設計要點

設計大型機場航站樓幕墻結構時，首先以安全為先，只有保證了設施的安全，幕墻建設工程才能繼續實施下去，其次再追求幕墻結構的外觀設計以及美觀程度。設計師必須了解幕墻面板布置及其分格，熟悉幕墻后面主體結構支承情況，主體結構支承情況主要指航站樓層結構及梁柱受力情況，還要分析屋面結構等。幕墻建設是大型建筑，對建筑師的要求十分嚴格。建筑師在設計時要考慮到業主對幕墻的外觀和功能要求，以業主要求為出發點制定科學合理的可行性設計，要注意各種結構的經濟合理性和結構與幕墻材料的匹配度等等。只要開始幕墻設計，建筑師就要精打細算，不僅從安全角度人手，還需從科學環保、可持續發展角度思考。目前越來越多顧客喜歡建設索結構幕墻，索結構既美觀，受力程度又高，受到多數人喜愛。但建筑師不能過分追求索結構。并不是所有幕墻建設都適合使用索結構，建筑師需要通過計算總體所需承受的力，再進過畫圖和精密計算，計算該力是否在索結構的承受范圍內，同時建筑師還要畫出索結構的基本模型。要讓索結構發揮功能主要靠它的幾何排列，不同形式的排列，受力情況不同，因此建筑師還要設計出最適合幕墻建設的結構。

2 工程案例分析

2.1 北京首都國際機場擴建工程T3航站樓

2.1.1 大板玻璃幕墻

大板玻璃幕墻是指采用玻璃材料作為幕墻的主要原料，將玻璃分割成大板塊、大跨度，因此稱為大板玻璃幕墻。大板玻璃幕墻的設計在一定程度上增強了建筑的美觀性，大跨度玻璃材料拼接而成的幕墻給人們造成了強烈的視覺效果，幕墻結構的連接采用的是三角形空間鋼桁架結構，建筑師巧妙的運用該結構彌補了玻璃材質承力能力弱、變形能力差的缺點，用鋁合金材料作為橫梁，對大板塊玻璃幕墻的抗風、承重和抗腐能力又起了加成作用。因為玻璃材料是光滑、透明、透光的，所以該幕墻建設完成后，路過航站樓的乘客可以透過玻璃看到樓層內外的景色，有利于提高顧客對機場的滿意度。同時，從高處俯瞰玻璃幕墻，它的形狀是不規則的，十分宏偉美觀。該機場航站樓的大板塊玻璃幕墻設計既滿足建筑要求，又滿足業主對外觀和美的追求。

2.1.2 大鋁合金橫梁

鋁合金材料具有硬度高、成本低、延展性高的特點。選擇大鋁合金材料作為橫梁，既符合建筑需求，要滿足受力結構的要求。由于大板玻璃幕墻是透光的，它的遮陽能力較弱，在中午或者室外溫度過高的情況下，太陽透過玻璃直接照射到航站樓內，會造成室內溫度過高，強烈的光照甚至還會影響航站樓內其他設施的使用壽命。為了提高幕墻的遮陽能力，建筑師采用大鋁合金材料設計成遮陽構件，主要是將大鋁合金橫梁的截面寬度向外延伸到一定程度，從而起到遮陽作用，延伸后的橫梁在一定程度上也增強了幕墻的美觀度。鋁合金橫梁采用的是高密度、高質量的合金材料，該材料的制作工藝十分復雜，需要大量的人力和物力，包括該種材料的噴漆和安裝，都需要專業的技術人員指導并嚴格按照要求執行。將鋁合金制作成三角空間斜面的構件，也增強了橫梁的穩定性和荷載能力。

2.1.3 不銹鋼吊桿

不銹鋼吊桿的主要是起到支撐作用。為了建筑的美觀性，不銹鋼吊桿要盡可能隱藏在玻璃拼接的縫隙中，因此不銹鋼吊桿要特別細才能滿足需求。建筑師最后選擇的是S630高強不銹鋼材料，該種材料抗腐蝕能力強，可以有效分擔大鋁合金橫梁的受力，平衡受力，使整體建筑更加協調耐用。不銹鋼吊桿之間的安裝形式主要是按樹叉型分布，Y型連接，這樣增強了吊桿的抗拉抗壓能力，又進一步增強了吊桿的穩定性。吊桿之間主要是通過螺栓和螺母連接，吊桿的形狀就可以更加靈活多變，將吊桿采用鑲嵌技術嵌人玻璃縫中，另一邊也緊緊貼合固定在鋁合金橫梁上，這樣可以有效防止不銹鋼材料的移動和變形。

2.2 昆明長水國際機場航站樓

2.2.1 懸索點式玻璃幕墻系統

懸索點式玻璃幕墻系統的主要亮點在于點式玻璃幕墻單層索網體系與主體彩色鋼結構連為一體，這在建筑行業中是一個新的創意和設計。該建筑采用的是屋面建筑，在造型上具有一定特色，不銹鋼彩帶鋼和鋼絲拉索共同組成玻璃幕墻的支撐體系。鋼絲拉索的受力程度受拉索的幾何分布有關，如排列過密的鋼索受力程度高，但成本高，外形也不美觀；排列過疏的鋼索，耐力程度過低，無法滿足建筑要求，因此使用鋼索需要經過幾何計算。長水國際機場懸索點式玻璃幕墻系統設計為了解決鋼索承重不足、鋼彩帶與鋼索之間會產生滑動等問題，首次將定滑輪使用到建筑設計中，這也是國內首次將定滑輪使用到幕墻設計中，建筑師采用力學的知識解決了上述問題，定滑輪的使用達到了省力效果，減少了鋼彩帶與鋼索的負荷壓力，減少了材料的損耗和預算成本。

2.2.2 兩翼超大旋轉幕墻系統

兩翼超大旋轉幕墻系統是建筑師根據昆明地理位置量身定做的體系。昆明處于北緯亞熱帶地區，氣候溫度適宜，具有“春城”的美譽，考慮到昆明的氣候，建筑師為響應國家可持續發展政策，采用了綠色環保的節能設計，大膽采用玻璃幕墻的自然采光，乘客通過智能化旋轉門，可以感受到昆明適宜溫暖的氣候和涼爽的自然風，同時降低了航站樓全年的用電量，起到節能減排的作用。兩翼旋轉玻璃幕墻系統的幕墻是旋轉幕墻，幕墻通過旋轉，才能實現室內與自然的連接。當旋轉幕墻處于開啟狀態時，起到通風照明的作用，當幕墻處于關閉狀態時，幕墻整體與航站樓的設計是密切吻合的。同時該旋轉幕墻的感應系統也十分靈敏，可以時刻感受到室內外的溫差和濕度變化，起到智能調控的作用。

3 結語

通過上述兩個工程案例我們可以看到，大型機場航站樓建筑幕墻的設計還存在許多重點和難點，但也具有很大的發展空間。如果能將力學幾何知識和節能減排、環保意識加入到幕墻設計中，那么我國幕墻建筑行業會有一大步的飛躍。同時，我國科學技術也在不斷發展，將科學技術融入到幕墻設計中也會是未來幕墻建設的一個研究方向。

參考文獻：

[1]趙晶.幕墻裝飾工程結算中的注意事項探討[J].工程技術研究，2017，（ 10）.

[2]丁大益，鄭巖，馬冬霞，等.合肥新橋國際機場航站樓結構設計[J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2013，（01）.