談穿孔板在建筑外表皮中的設計和應用

陳 瑤

(江蘇金科天宸房地產有限公司，江蘇 南京 210000)

談穿孔板在建筑外表皮中的設計和應用

陳 瑤

(江蘇金科天宸房地產有限公司，江蘇 南京 210000)

穿孔板作為建筑的第二層表皮，已經成為建筑師們表達綠色建筑設計理念及建筑整體造型構思的潮流和發展趨勢。介紹了南京林業大學圖書館外立面設計中用到的穿孔鋁板，并從表皮肌理設計、細部構造設計、美學設計、綠色節能設計等方面做了分析和探討。

穿孔板，外遮陽，節能設計，細部構造

在建筑外立面材料多樣發展的今天，由于日益加重的能源危機，低碳、節能成為人們關注的焦點，建筑師們開始熱衷于設計“雙層表皮”建筑。它需要建筑師具有更高的審美和創造力，將新的建筑材料、新的建筑技術巧妙結合。然而并非所有的雙層表皮建筑都能真正達到節能環保的要求。一般來說，可以達到節能環保的雙層表皮形式是指“可呼吸式”幕墻，即利用雙層表皮之間的空腔達到良好的風循環，組織建筑內部的空間流動，在保證建筑美觀的同時，使建筑使用更加節能舒適。圖書館建筑因其特殊的功能要求，常常需要大面積的開放式閱覽空間，結合采光通風和現代審美的需要，不可避免的會出現大面積的玻璃幕墻。這時金屬穿孔板因其良好的遮陽、通風散熱功能，表現出很好的生態適應性，同時其造型多變、形式豐富，具有很強的可塑性，常常被用作建筑的第二層表皮，受到當代建筑師們的廣泛青睞。

1 概述

南京林業大學圖書館位于江蘇省南京林業大學校區內的東南側，原逸夫科技實驗樓的南側，建筑面積約4.6萬m2，其中地下建筑面積約0.6萬m2，地上建筑面積約4萬m2。項目位于校園主軸線與南北新軸線的交匯點。由于外部條件的局限性(包括滿足場地內現有住宅的日照，場地樹木最大限度的保留)，將高層建筑布置在基地西南側，遠離保留住宅。新建筑與北側的教學樓、西側的工字樓共同圍合出一個校園中軸線的端點開放空間。項目從完善和優化校園整體規劃的角度，試圖創造一個開放的圖書信息中心，打造一個師生文化活動的中心場所。

2 建筑設計理念

建筑造型設計，分別由一個5層和一個7層兩個矩形的體量交錯而成。主入口位于地塊西側的規劃道路上，并在人流量最大的西北角，充分利用其環境和場地條件，設計了一條直通2層的景觀步道，步道下面是一個半地下的多功能廳。7層的主樓部分主要為閱覽空間，裙房部分則為業務辦公、基本書庫、行政辦公、自習教室等輔助用房。在整個建筑設計中強調人與環境的對話，人與人之間的交往，設計了兩個尺度怡人的中央庭院，并通過開放式閱覽空間的設計，提高建筑內空間使用的靈活性，增強了人與人、人與環境的交流。線條感十足的外觀設計，配合玻璃幕墻的通透，金屬穿孔板的多角度遮陽形式，加上局部石材的運用，增強了高校圖書館的信息、文化氛圍，展現了新時代校園創新、時尚的氣息，創造出莊重不失活潑，優雅不失靈動的文化活動氛圍，見圖1。

3 綠色節能

7層的主樓中庭，頂上兩層采用退臺式設計，讓更多的光線進入建筑內部。通過Vasari軟件進行風洞計算，這樣的建筑中庭及內庭院的處理手法，有利于建筑整體的通風效果，且不會產生渦流。建筑幕墻采用雙層表皮設計，外表皮采用穿孔鋁板，且上層鋁板比下層的略透明一些，使得接近人正常工作高度內的玻璃窗透光較少，光線柔和，而較高的玻璃窗主要起采光功能。通過Ecotect軟件進行采光和能耗的綜合分析，采用復合式綠色幕墻系統更加節能。

4 外立面設計

建筑外立面的設計，充分考慮了圖書館的專業需要，更考慮到了建筑工藝的要求，充分利用天然采光、自然通風以及人工微氣候，通過選用新型的建筑材料、采用建筑遮陽措施，達到建筑美觀與節能的完美結合。

4.1 雙層表皮

圖書館的雙層立面結構是由傳統的窗墻系統外加一層穿孔鋁條板組成。為了獲得完美的室內采光條件，同時兼顧遮陽，建筑內表面采用大量的通高玻璃，來滿足圖書館閱覽空間對于自然采光的需求，而因用地范圍周邊較為開敞，附近沒有過高的建筑可以遮擋陽光，對于閱覽空間來說，東西向的自然光線容易造成一定的眩光，因此增加了第二層外立面——穿孔鋁條板。里面的玻璃窗是可以打開的，建筑完全可以通過這些玻璃窗滿足采光和自然通風，它給人的感覺仍然是開敞的、通透的、明亮的；而根據不同方向采光面的遮陽需求，設置的不同角度的穿孔鋁條板，并且根據同一采光面不同高度的遮陽需求，設置了不同的穿孔率，形成了半透明的外表皮，滿足了建筑對于光的一種“度”的索取，豐富了外立面的層次和光影，見圖2。

4.2 穿孔板

巧妙的運用建筑表皮設計，能夠弱化現代建筑給人的冰冷和排斥感，賦予其更多的色彩、造型、流線之美，注入了更多的人文情感。穿孔金屬板因其透明性，掩去了墻體本身的沉重感，創造出另一種材料本身流暢的美，具有特殊的品質效果，并隨著時間、氣候、光線的不斷變換，形成特殊的光影感和優美的意境。

穿孔板是采用金屬平板，經過機械穿孔加工而成，常用的金屬材料有鋁板、鋼板、不銹鋼板。本項目采用的是穿孔鋁板，它經過氟碳噴涂后，具有優良的耐久性，并且造型豐富、可塑性強、色彩豐富、裝飾效果佳，是目前使用范圍很廣的金屬外立面材料。同時，穿孔板的孔洞大小，圖案都可以根據需要進行精心的加工設計，不同大小、密度、形狀的孔洞，形成不同的半透明的視線效果，并且通過它的孔洞大小、圖案的變化，鋁板本身與其他不同材料之間的組合運用，質感上的呼應對比，可以創造出不同的立面效果，見圖3。

本項目由于設計層高的不同，使用的穿孔鋁板高度共分為兩種：4.5 m和3.6 m。考慮到鋁板自生的物理性能，為了增加構件的強度，減小構件在風壓條件下的變形，提高其耐久性，考慮將構件設計成“盒蓋”的形狀，可以減小板材的厚度和支撐，通過兩個“盒蓋”的咬合連接，達到設計要求。鋁板孔洞為長方形，采用10.87%，39.22%兩種不同的穿孔率，形成不同程度的光影投射效果。通過穿孔遮陽板與建筑外墻面形成的不同的遮陽角度，來滿足建筑不同朝向對于遮陽系數的要求，同時豐富了建筑立面。

在構造上，兩塊長條“盒蓋”型的鋁板，通過在長方向上局部點焊連接，形成較寬而堅實的遮陽面，而整個穿孔鋁板構件，在上下方通過角鋼，與鋼龍骨連接，鋼龍骨與土建結構連接，從而形成簡潔有效的連接體系。“盒蓋”型的鋁板結構，保證了其剛度，避免增加橫向支撐體系帶來的視線遮擋，細節設計更為簡潔高效，保證了穿孔板作為外立面材料的透明性。

5 結語

柯布西耶在他的《走向新建筑》一書中，曾將建筑劃分為平面、體量和表皮三個基本要素，給予建筑表皮足夠的重視。而伴隨著科技的發展和進步，建筑師對建筑表皮的持續關注，建筑外立面表皮材料不再僅僅作為純裝飾性構件，而是更多作為綠色、環保型材料，賦予更多的功能性意義。穿孔鋁板因其良好的物理力學性能，材料的可塑性、色彩的多樣性，越來越多的被用到建筑的表皮設計中。南京林業大學圖書館中運用的穿孔鋁板遮陽百葉，不但豐富了建筑的外立面，同時解決了特定功能空間的采光問題，利用材料自身的特點，通過一定的構造方式，創造出別具特色的建筑效果，在圖書館建筑中獨樹一幟。

[1] 黃 毅.建筑表皮的實踐與視覺影像的創造——以北京首創A-Z town項目(A5-9地塊)住宅建筑立面設計為例[J].華中建筑，2008(2):103-109.

[2] 何可明.金屬材料在建筑表皮中的應用及其反思[J].建筑與文化，2010(3):102-103.

[3] 李 敏,王祖成,王逸瑋,等.建筑表皮中的金屬材料的應用及發展趨勢[J].新型建筑材料，2017(6):138-142.

Discussionaboutthedesignandapplicationofperforatedplateinexteriorskinofbuilding

ChenYao

(JiangsuJinkeTianchenRealEstateCo.,Ltd,Nanjing210000,China)

As the second layer of the building’s skin, the perforated aluminum plate has become the trend and trend of architects to express the concept of green building design and the whole design conception of architecture. This paper introduces the perforated aluminum plate used in the facade design of Nanjing Forestry University Library, and also analyzes and discusses about the skin texture design, detail structural design, aesthetic design and green energy saving design.

perforated plate, exterior shading, energy saving design, detail construction

2017-10-03

陳 瑤(1984- )，女，建筑師

1009-6825(2017)35-0014-02

TU201.5

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