青島藍色硅谷城際軌道交通工程車站遮陽板技術介紹

車亮 北京中鐵裝飾工程有限公司幕墻設計所長 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，遮擋部分陽光，以達到節能綠色環保的要求。老式遮陽系統多采用帆布或PC板嵌入框內，然后用螺釘連接，外觀較丑，與現代建筑風格不協調，為此近些年來國內外很多項目都采用了鋁板做遮陽板。鋁板質地堅硬，外形多變，噴涂氟碳漆后，顏色多樣且與建筑幕墻同壽命，降低了維護費用，保證了建筑外觀的持久性。

本文介紹一種已完成項目的遮陽系統，供同行業者互相學習。

2 項目概況

青島藍色硅谷城際軌道交通工程共18座車站分兩種形式，一種是標準站，外形波浪式金屬屋面，寓意為蓄勢起航的船，共12座；第二種為重點站，設在商業較發達、人流較多地段，外形為拱形玻璃屋面，好似一個個穿梭的海底隧道，共6座。

重點站

本文主要介紹重點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 設計依據

3.1 基本參數

遮陽板的尺寸為3000mmX3000mm，工程所在地要求基本風壓按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，室內外不可見連接螺栓，釘子等一切構件；

2、 能承受最大風力12級的臺風；

3、 能承受最高80度的溫度變化；

4、 需要做為玻璃頂清洗時的受力點。

3.3 當地的相關規范

4 設計思路

遮陽板在設計之初就有兩個大的構件需要確定，一個是面板，一個是連接系統。

面板材料要求有良好的平整度、強度、剛度和耐疲勞度。連接系統要求三維可調，外觀精致，下分別進行介紹。

4.1 面板設計

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

強度高，標號為3003 H24的鋁板的抗拉強度為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荷載為5.786KN/m2，遠大于普通鋁板幕墻，所以需要遮陽板構造是設計重點。

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）軟件擅長于產品外觀造型建模，是專業的建模軟件，軟件建模模型如圖2，3。

標準站

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

4.2 連接系統設計

本工程遮陽板連接方式要求三維可調，無焊接，能吸收溫度變形，強度滿足工程要求。為達到工程要求，參照機械工程中的萬向軸傳動系統，設計了工程的支座連接系統，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 方案計算

方案確定后，則需要對方案進行計算核對。

本工程遮陽板所受風荷載為5.786KN/m2，通過ANSYS WorkBench有限元分析軟件進行分析，結果如圖8，9，10，11，12，13。

6 實驗檢測

為了驗證遮陽板的安全性，進行了動態風壓實驗。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，實驗設備如圖14。

加壓過程如圖15

經驗證，遮陽板在風速35m/s的時候，是安全可靠的，變形滿足設計要求。

7 最終結論

經過軟件建模，有限元受力分析和實際實驗檢測，該遮陽板滿足設計要求。

參考文獻：

[1]建筑結構荷載規范GB 50009[S].2012

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

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