車亮 北京中鐵裝飾工程有限公司幕墻設(shè)計(jì)所長 高級工程師、國家一級注冊建造師

1 引言

遮陽板為工程中常見的構(gòu)造形式，通常有遮陽布、金屬板遮陽板、鋁型材裝飾條遮陽板、彩色玻璃遮陽板，目的是為了在陽光直射時(shí)，遮擋部分陽光，以達(dá)到節(jié)能綠色環(huán)保的要求。老式遮陽系統(tǒng)多采用帆布或PC板嵌入框內(nèi)，然后用螺釘連接，外觀較丑，與現(xiàn)代建筑風(fēng)格不協(xié)調(diào)，為此近些年來國內(nèi)外很多項(xiàng)目都采用了鋁板做遮陽板。鋁板質(zhì)地堅(jiān)硬，外形多變，噴涂氟碳漆后，顏色多樣且與建筑幕墻同壽命，降低了維護(hù)費(fèi)用，保證了建筑外觀的持久性。

本文介紹一種已完成項(xiàng)目的遮陽系統(tǒng)，供同行業(yè)者互相學(xué)習(xí)。

2 項(xiàng)目概況

青島藍(lán)色硅谷城際軌道交通工程共18座車站分兩種形式，一種是標(biāo)準(zhǔn)站，外形波浪式金屬屋面，寓意為蓄勢起航的船，共12座；第二種為重點(diǎn)站，設(shè)在商業(yè)較發(fā)達(dá)、人流較多地段，外形為拱形玻璃屋面，好似一個(gè)個(gè)穿梭的海底隧道，共6座。

重點(diǎn)站

本文主要介紹重點(diǎn)站圓弧玻璃上的遮陽板。

此遮陽板形狀為三角帆狀，材料由鋁板構(gòu)成，不銹鋼管做為連接龍骨，不銹鋼支座為連接底座。外觀簡潔大方，放大見照片（圖1）。

圖1

3 設(shè)計(jì)依據(jù)

3.1 基本參數(shù)

遮陽板的尺寸為3000mmX3000mm，工程所在地要求基本風(fēng)壓按0.8 KN/m2考慮，地面粗糙度為A類，遮陽板最高處為26米。

3.2 建筑師的要求：

1、 外觀要求簡潔干凈，室內(nèi)外不可見連接螺栓，釘子等一切構(gòu)件；

2、 能承受最大風(fēng)力12級的臺風(fēng)；

3、 能承受最高80度的溫度變化；

4、 需要做為玻璃頂清洗時(shí)的受力點(diǎn)。

3.3 當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)規(guī)范

4 設(shè)計(jì)思路

遮陽板在設(shè)計(jì)之初就有兩個(gè)大的構(gòu)件需要確定，一個(gè)是面板，一個(gè)是連接系統(tǒng)。

面板材料要求有良好的平整度、強(qiáng)度、剛度和耐疲勞度。連接系統(tǒng)要求三維可調(diào)，外觀精致，下分別進(jìn)行介紹。

4.1 面板設(shè)計(jì)

適合做面板的材料有鋁板，蜂窩鋁板，復(fù)合鋁板，經(jīng)過多輪論證，最后確定采用3mm厚鋁單板做為面板材料，原因如下：

強(qiáng)度高，標(biāo)號為3003 H24的鋁板的抗拉強(qiáng)度為97MP。挺展性好，斷后拉伸率大于6%。面漆的附著性好。市場上供貨充足，易于采購。

由于遮陽板所受的風(fēng)荷載為5.786KN/m2，遠(yuǎn)大于普通鋁板幕墻，所以需要遮陽板構(gòu)造是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

為保證遮陽板的外觀效果及荷載承受力，本工程采用犀牛軟件建模。犀牛（Rhino）軟件擅長于產(chǎn)品外觀造型建模，是專業(yè)的建模軟件，軟件建模模型如圖2，3。

標(biāo)準(zhǔn)站

為了加強(qiáng)鋁板的抗風(fēng)壓性能，加厚腹板為2層鋁板（如圖4），并在腹板中間增加兩根加強(qiáng)鋼管（如圖5）。

4.2 連接系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程遮陽板連接方式要求三維可調(diào)，無焊接，能吸收溫度變形，強(qiáng)度滿足工程要求。為達(dá)到工程要求，參照機(jī)械工程中的萬向軸傳動系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了工程的支座連接系統(tǒng)，具體如圖6。

遮陽板兩邊通過直徑35厚6mm的鋼管與支座連接如，支座通過12mm厚的鋼板與幕墻龍骨連接如圖7。

5 方案計(jì)算

方案確定后，則需要對方案進(jìn)行計(jì)算核對。

本工程遮陽板所受風(fēng)荷載為5.786KN/m2，通過ANSYS WorkBench有限元分析軟件進(jìn)行分析，結(jié)果如圖8，9，10，11，12，13。

6 實(shí)驗(yàn)檢測

為了驗(yàn)證遮陽板的安全性，進(jìn)行了動態(tài)風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)。共檢測了0度，30度，45度，60度，75度，90度等不同角度下的安全性，實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖14。

加壓過程如圖15

經(jīng)驗(yàn)證，遮陽板在風(fēng)速35m/s的時(shí)候，是安全可靠的，變形滿足設(shè)計(jì)要求。

7 最終結(jié)論

經(jīng)過軟件建模，有限元受力分析和實(shí)際實(shí)驗(yàn)檢測，該遮陽板滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009[S].2012

[2]一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材（第2部分）：力學(xué)性能 GB T 3880.2[S].2006

[3]建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法GBT 7106[S].2008