?008N0．1／ Scienceand TechnologyJnnova丽百i而 建筑科学 建筑外遮阳与节能 金海龙 (浙江中房置业股份有限公司 浙江嘉兴 314000) 摘要：建筑外遮阳是一种传统的节能方式，在古代的氏居中被广泛应用。而现代的住宅中，由于单纯考虑立面效果，却忽略了外遮阳的应 用。建筑节能的含叉非常广泛。包括减少能耗和可再生能源的利用等诸多措施。而对我们夏热冬冷地区而言。其中一_赁节能措施有着焉 单易行而节能效果明星的功效，它就是“建筑外遮阳”。为此，怎么样把外遮阳技术与现代住宅建筑有机结合，很值得思考与探讨。 ’ 关键词：建筑外遮阳 节能 · 中图分类号；F407．9 文献标识码：A 文章编号：1674—098X(2008)06(b)一0131—0Z 1外遮阳的作用与效果 ． 2．2．1采用镀膜(或贴膜)中宅玻璃 来实现窗户的节能效果。 外遮阳的主要目的是，尽可能阻止室外 普通的中空玻璃窗是由两层或多层平板 2．2．4降低通过窗框的传热 热量进入室内。从广义上来说外遮阳的部位 玻璃构成，四周用高强度气密性的复合粘合 窗框占窗洞面积的比例约为l5％～30％， 分为屋顶遮阳，外墙遮阳和门窗洞口遮阳。 剂将两片或多片玻璃与铝条或橡胶条粘合， 由于框料型材的不同，窗户性能特点有很大 屋顶遮阳包括覆士屋面(屋顶花园)、蓄水屋·在密封玻璃之间的空隙处充入惰性气体，用 的差别。 面、隔热屋面等。外墙遮阳包括外墙保温、 以获得良好的保温，隔热及隔音性能。 框料型材主要有：木门窗；钢门窗；塑钢 饰面隔热等。 镀膜中空玻璃作为中空玻璃的一种类 门窗；铝合金门窗(包括节能型断桥铝合金门 从狭义上来说外遮阳仅指门窗洞口遮 型，具有遮阳、保温和装饰作用，是由热反射 窗)；复合材料门窗(塑铝复合、木塑复合等)， ’ 阳，它是整个外遮阳系统的重点。在建筑围 或吸热镀膜玻璃(控制得热)以及由低发射率 新型玻璃钢节能门窗。 护结构的门窗、墙体、屋面，地面四大围护 镀膜玻璃(控制失热和得热)组成的中空玻璃。 目前我们通常选用节能效果较好的塑钢 部件中，门窗的绝热性最差，是影响室内热环 2．2．2采用玻璃中间层抽真空 门窗或断桥铝合金门窗。 境和建筑节能的主要因素。就我国目前典型 两层玻璃中抽真空，玻璃四周用特殊材 2．3可移动式遮阳系统 的围护部件而言。门窗的能耗约占建筑围护 料烧溶密封而成。它基本上消除了玻璃间气 2。3．1垂直(或横向)运动型卷帘 体对流及导热的热量传递。其保温性、密封 这种方法就是利用卷帘的运动将窗户全 部件总能耗的40％--50％。因此，增加门窗的 保温隔热性能，减少门窗的能耗，是改善室内 性和耐久性优良。采用真空玻璃制成的平开 部或局部与外界隔开。在这种做法中垂直运 热环境质量和提高建筑节能水平的重要环 塑铝框保温窝属于一种新产品，目前仍在试 动犁卷帘是较常见的，它的卷筒常置于窗顶， 节。本文仅对门窗洞口外遮阳展开探讨。 验阶段。测试结果表明，与双层玻璃窗相比， 窗两侧有纵向轨道，卷帘就沿轨道垂直运动。 采用真空玻璃后，窗户的传热耗热量占总耗 对于卷帘的控制可以电动控制，亦可手动控 2外遮阳的类型及优劣分析 。 热量的比便由原来的20．37％下降到l3％，与 制。它主要可分为合成纤维遮阳布和金属卷 2．I固定式遮阳系统 采用中空玻璃相比较，这一比例由原来的 闸。 2．1．1利用空调板兼做遮阳板 15％下降到l3％。当真空玻璃采用低辐射镀 优点：可以100％阻挡阳光，有效阻挡紫外 这种方法是简单地利用为安装牵调而设 膜后，窗户的保温性能大大提高，节能效果更 线；完全取代室内窗帘，采用金属卷帘，它还 置的空调板来起到为下一层窗洞遮阳的效 加明显。 兼有防盗功能；不占室外空间，无攀爬可能， 果，在设计构造上，只相当于增加一个雨蓬。 还可将镀膜玻璃与抽真空结合起来。将 不会引起楼上楼下居民投诉；卷筒可以很好 考虑到一定的美观性，一般会在空调板的外 带有LOW—E镀层的中空玻璃内的空气抽出，地隐藏在窗顶。不影响外立面。 围设置百叶。 使中空玻璃空气间层内的空气减少，大大削 缺点：价格相对昂贵(特别是金属卷帘)， 优点：造价低廉；构造简单(可以在施工过 减了间层内的对流与传导，从而提高中空玻 在全部闭合后，不利于采光与通风。 程中直接完成)；安全牢固；基本不影响通风 璃的保温性能。当然由于空气间层内的气压 2．3．2遮阳百叶 t≯ 采光，在维修方面没有后顾之忧。 低(1101×lo_8MPa)、间层很窄(O．5～Smm)，这种百叶类似于室内百叶，但叶片比室 缺点：由于夏季太阳的主晒面为东南西 抽真空操作中还需要解决以下技术问题：必 内百叶宽，主要是为了增加百叶的联动性，减 三面，从而造成了外立面不可能存在那么多 须能抵抗间层内外巨大的气压差；避免玻璃 少百叶整体运动的不协调。不足的是，在强 的空调板。而且存在的空调板，要想做到十 破碎产生的安全隐患；做好抽真空玻璃的密 风的作用下，百叶之间可能由于碰撞而发出 分美观，也存在一定困难。当冬季需要获得 封，使玻璃隔开的间隔条的热桥作用尽量减 声音。 阳光和热量时会同样被遮挡掉；而在夏季随 小等。 2．3．3外挑遮阳雨蓬：曲臂式；摆臂式，上 着太阳光线的移动，它也不可能lco％挡住阳 2．2．3使用导热性能低的间隔条 固定下摆臂武 、 光。 在中空玻璃的两层或三层玻璃之间，。要 ·三者共同的优点：采用电动控制亦可手 2．1．2设置专门的遮阳板 用间隔条分开，还要求彼此粘结牢固，密封严 动控制，操作简便，可以随时根据需要展开或 这种方法就是在窗上口设置遮阳挡雨 实，有足够的强度。 收回；耐久性好，其特殊合成纤维布料可以在 板，在遮阳的同时起到挡雨作用，从总体来 ．日J隔条的选择主要考虑两方面因素：热 五年内不褪色不变形；在兼做币蓬的同时，其 说，就是使向阳面(或全部)窗户后退，突出建 传导系数；对中牵窗密封寿命的影响。 外口的导向雨槽可使雨水有组织地排放；在 筑物的层次感，增加美感。现在还有智能控 从热传导性能出发，可将中空玻璃使用 遮阳的同时，保证通风，无眩光；合理选择面 制的遮阳板，可随阳光角度的改变而改变。 的间隔条分为冷边和暖边两大类。冷边是指 料。可以在遮阳遮挡紫外线的同时，基本不影 由于遮阳系统对室内采光，通风及冬季 传统的金属铝框，常规的做法是用铝管或不 响采光。 日照等亦带来不同层次的影响。目前出现一 锈钢管间隔。金属管结构性能良好，但却是 缺点：如果适逢大风，而户主外出，未能 种遮阳采光系统。其采用遮阳板和导光板组 热的良导体，金属间隔条又成为中空玻璃保 及时收回遮阳蓬，对于外挑特别大的外遮阳 合的遮采光系统，形式一般为在建筑玻璃幕 温隔热的薄弱环节。特别是在采用LOw—E雨蓬还是有些影响，如果能实现远程控制，可 墙或窗上部装设一水平遮阳设施。其功用除 镀膜、充填惰性气体的条件下，间隔条的热 以克服这一缺点。 了可直接阻碍太阳的直射光热外，更可间接 桥问题就更加突出。我国目前使用的间隔条 利用遮阳板设计将太阳光反射至天花板，再 大部分为铝隔条，属于冷边类，易导致边缘处 3结语 ， 经天花板将自然光导入室内较深处。 结露或上霜，降低整窗的节能效果。改进的 文星花园作为公司第一个创建全面示范 优点：外形美观；安全牢固；基本不影响 方法是，在间隔条中设置断桥。 小区的项目，科技含量高，各种节能技术措施 通风采光；可以100％挡住阳光(特别是采用智 暖边指f．日J隔条的材料或构造不同于传统 应用到位。当然。建筑外遮阳作为建筑节能 能化控制遮阳板)。 铝隔条的间隔条，如国内使用的胶条(由波浪 的一个重要手段也必不可少。但由于文星花 缺点：造价昂贵(特别是采用智能化控制 形铝带外加一层内含干燥剂的密封胶)。暖 园小区目前工程已进入全面施工阶段，为此， 遮阳板)·有维修方面的顾虑。 边间隔条是旨在改善中空玻璃边缘热传导性 我们课题小组经过认线门窗自身构造的遮阳功能 的，通过采用少量的金属或完全非金属材料 花园的工程实际，提出如下几点建议： InnovationHerald andTechnology 131 科技创新导报Science 万方数据 7008NO．17 —S‘。。c。。i。e。。n‘。c。1e。。。。—a—ndTechnologyInnovationHerald 建筑科学 薄膜结构体系设计与施工中存在的问题 张文胜 51 (广东省平远县建筑设计室有限公司 广东平远 4600) 摘要：虽然薄膜结构在我国的应用日益增多，但是薄膜结构的设计与施工还处在发展阶段。本文主要就薄膜结构的设计与施工存在的 问题进行了阐述，对今后的发展方向进行了展望，为薄膜结构设计与施工研究提供有益的思考。 关键词：薄膜结构 施工 空间结构 中图分类号：F407．9 文献标识码：A 文章编号：1674--098X(2008)06(b)--0132--01 1引言 1．5经济效益明显 没有统一的施工标准{而膜结构施工主要由 凡是建筑结构的形体呈三维窄间状并具 虽然膜结构建筑项目目前来说一次投资 ．膜结构公司来完成，虽然有文献对施工标准 有三维受力特性呈立体工作状态的结构称宅 稍大，但由于此类结构的日常维护费用极小 进行』，限定，但考虑因素较少，并不完善。 间结构。人类在观察大自然的突践活动中， (被称为“免维护结构。)，因此从长远来看，经 整体张拉式膜结构施工有着特殊的方 创造了．很多既经济又美观的空间结构。．薄膜 济放果非常明显。此类结构若用于超大跨度 式，因为结构初始平衡状态下的找形分析应 结构是二十世纪中期发展起来的一种新型大 建筑中，则有更为突出的价格优势。索膜结 ’考虑结构形状，预应力分布和支承条件这一 跨度空间结构形式，是牵’日】结构形式中的典 构的经济优势是与空日J跨度和技术难度成正 综合系统，施工过程就是结构的成型过程，其 型代表，它的产生与发展是深受Fuller“少费比的。 遍历初始几何态和预应力态，不同的施工过 多用”即充分发挥材料自身特性，用最少的 1．6易整体倒塌 程必然导致不同的形态分析过程，即施工方 物质材料建造最大容积建筑的思想影响的结 且膜材料一般都是阻燃材料，也不易造 案与工程技术水平影响着结构实际的预应方 果。与传统的刚性结构小同，它是用高强度 成火灾。 分布能否达到理论计算水平，所以一般地，设 柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一 1．7易做成可拆卸结构 计阶段就应该完成施工方案的确定，不同的 定刚度的稳定曲面，能承受一定外荷载的空 易于运输，可用作巡回演出．展览等：如 设计前提决定了不同的施工方案，膜结构公 间结构形式。薄膜结构在结构及建筑设汁上 美国某公司设计制作的音乐蓬覆盖面积300 司应完成从设计到施工方案制定的全部内 亢分体现了膜结构的轻巧、高强、透光等特 多平方米，其拆卸和安装只需用不足个小时。 容。 点，可以在大跨度，大体量的公共建筑中实 1．8使用范围 膜结构与传统结构最大的区别就在于外 现人们所追求的那种自然，和谐、明亮的内 从气候条件看。它适用于从阿拉斯加到 形的不确定性和对膜面施加预张力才能够保 部空间。这种结构特别适用于大型体育场 沙特这样广阔的地域，从规模上看，可以小到 证其初始平衡状态，稳定的几何造型。在膜 馆，人口廊道、小品、公众休闲娱乐广场、 单人帐篷、花园小品，大到覆盖几万，几十 结构中，膜材预张力是确保结构稳定与安全 展览会场、购物中心等领域。各种类犁的膜 万平方米的建筑。甚至有人曾设想覆盖一个 的一个重要因素。在施工现场为了得到设计 结构形式在受力分析，设计构造、制作安装 小城，实现人造自然。 的形状，在张拉膜片的过程中，必须把设计预 等方面难易程度有很大不同，应用上也不尽 定的膜张力精确地施加到膜材中，这就要求 相同，但它们有如下共同特点： 2膜结构设计与施工存在的问题 施工人员能够随时测量、调整膜张力，避免 1．1自重轻 设计计算中存在问题：如前所述，气承式 出现应力松弛区域和应力集中区域，避免张 在建造大型公共建筑时，具有较好的性 膜结构由于结构本身存在缺点逐渐退出了历 力过大引起膜材撕裂。另外，膜结构中膜材 能价格比。在大跨度的结构中采用膜结构要 史的舞台；骨架支承式膜结构膜的设计与施 的一个特性是随着时间的推移膜面会产生松 比传统结构轻一个或几个数鼍级，且单位面 工相对简单；而整体张拉式膜结构与索系支 弛现象，这会导致膜面下垂，在风载作用下发 积的结构自重与造价也不会随跨度的增加而 承结构是柔性体系，非线性强，设计与施工较 生抖颤。这时有必要进行膜内力检测，以确 明显增加。 为复杂。但造型新颖别致，深受建筑师的青 定膜的补张力。 1．2造型优美．富有时代气息 睐，所以其设计理论得到了．充分的发展。 膜结构突破了传统的建筑结构形式，易 整体张拉式膜结构的设计包括三个方 3结语 做成各种造型，且色彩丰富．在灯光的配合下 面：找形分析，荷载分析和裁剪分析。三个方 ·索膜建筑经历了半个多世纪的发展，现 易形成夜景，给人以现代美的享受。又由于 面互相影响，但找形分析是基础。目前，比较 已成为一种成熟的结构体系。它把结构逻辑 其技术上的先进性，膜结构被誉为现代建筑 流行的找形方法有：力密度法，动力松弛法和 与技术手段作为建筑艺术表现的基础，达到 高科技，是2l世纪的建筑。 有限单元法。随着计算机技术和有限元方法 了更高层次上的建筑技术的统一。由于能充 1．3减少能源消耗 的发展，整体张拉式膜结构的设计软件也取 分利用取之不尽的太阳能源，薄膜结构必将 膜材料自身透光性较好，透光率在7％～ 得了很大的进步，较为先进的，可一体化完成 成为21世纪“绿色建筑体系”的宠儿。随着 20％左右，可充分利用自然光，白天使用不需 找形、荷载分析及裁剪等内容，并可直接生 ．膜材性能及利用技术的不断开发，新的结构 人工照明，完伞能满足各种体育比赛活动需 成供电脑控制的裁剪机器下睾卑的数据。常见 形式的不断发展，设计和施t技术的不断成 要膜材料对光的折射率在70％以上，在日光 的国外软件有EASY(德国)等，国内的有熟，索膜建筑还将展示出更为强大的生命力。 照射下，室内形成柔和的散光，给人以舒适， MCAD(向阳，光翌公司)等。但这些软件没有 梦幻般的感受。 ．． 施工分析，因为存在施工成型的方法不同可 参考文献 1。4施工速度快 能导致不同的预应力分布等一系列施工问 fl】吕晶，张渡．空间结构施工中人为错误与对 膜片的裁剪制作、钢索及钢结构等制作 题。 策【J】．中国安全科学学报． 均在工厂内完成，可与下部钢筋混凝土结构 整体张拉式膜结构张拉施工可分为钢结 【2】沈世钊．大跨空间结构理论
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