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[分享]上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究

发表于2017-12-07    831人浏览    2人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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陈逢欣

文章主要介绍了上海浦东国际机场T2 航站楼玻璃幕墙系统的设计,探讨了建筑表皮在体现设计艺术的同时,与新节能技术相结合的可行性与实践。

项目名称:浦东国际机场二号航站楼

建筑面积:48,0000m2

设计时间:2003-2007

运营时间:2008年3 月26日

上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究_1

在设计上,T2 航站楼采用独特的连续波浪曲线设计,通过玻璃、钢与混凝土等材料的合理运用,着力展示新航站楼富有时代气息的动感造型,与T1 航站楼遥相呼应,共同寓意着“比翼齐飞”,象征上海经济的飞速发展。T2 航站楼外立面较多的采用了玻璃幕墙,覆盖了主楼出发层以上和长廊候机区的大部分外墙,集中体现着整个建筑的形象;同时大面积玻璃幕墙也会带来能耗等技术问题,需要在设计中解决。

幕墙结构体系

幕墙的结构支撑体系在主楼和长廊的13.6m 以上,吊挂于主体钢结构上,与楼面采用活动插芯连接,提供地震和风荷载(包候机括风压和风吸)带来的变形须要。支撑体系由9m开间的矩形截面钢立柱和竖向间距3.6m 的钢横梁组成,横梁两端支撑在立柱上,同时每3m 用一道钢索吊挂于结构主梁之上,有效减少了跨度,使受力更为合理,梁截面尺寸能够更小,更轻巧。

上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究_2

▲T2航站楼幕墙支撑体系

在13.6m 以下,幕墙钢立柱支撑在楼面之上,开间、截面尺寸和造型与上部结构尽量保持一致。

幕墙板块体系

T2航站楼的玻璃幕墙主要有2 种体系:单元式体系和框架式体系,前者主要位于13.6m以上的大空间范围,而框架式体系主要位于13.6m以下和竹篓鱼长廊之间的连接体部分。此外,另有少量的支点体系幕墙,位于计时旅馆的入口等处。13.6m 以上的大空间由于主体结构采用了钢结构,同时浦东机场位于海边多风地带,因而结构的变形较大。而单元式幕墙体系板块之间采用了活动插芯连接,能够提供较大的位移量,使结构体系的变形可以逐渐分散到各个板块之间,从而降低幕墙在使用过程中出现破坏的几率,提高可靠性。单元式幕墙板块的尺寸为3000 x 3600,每个单元由3 块3000 x1200的带副框玻璃组成,通过转接构件吊挂于横梁之上;(图3)在单元与单元拼接的地方,铝合金框架的截面尺寸为40 x200mm,而在单元板块内的铝合金附框截面尺寸为80 x 200,这样在幕墙安装完成后,所有外露的铝合金框架尺寸都是一致的。13.6m 以下的主体结构为钢筋混凝土框架体系,相对于柔性的钢结构体系来说变形较小,所以在这一区域采用了框架式幕墙,构件的截面尺寸与上部相同。

玻璃幕墙技术设计

数≤1.5*10-12m2/s,电通量≤1000C;28d抗冻性能,28d冻融循环次数≥300 次)[1]。施工中混凝土性能稳定,具有良好的和易性、流动性,可泵性强,工作性能良好。

在环保要求日益提高的今天,T2 航站楼在设计时针对节能问题做了许多专项研究,参照ASHED 等国际标准,利用先进的CFD 模拟技术,进行全年综合能耗分析,指导航站楼的节能设计。

玻璃幕墙作为重要的外围护结构,不仅仅做到美观、通透,还必须满足热工、通风,以及安全、防噪等要求,并通过精心的设计,使两者能够完美结合。


a.热工

玻璃幕墙作为维护结构,有两个核心热工问题须要解决:

提高玻璃幕墙对热的阻隔能力,即减少玻璃的传热系数(K 值),控制由传导损失的热量;

提高玻璃幕墙的遮阳能力,即减少玻璃的遮阳系数(SC 值),控制由辐射产生的热量流通。

对处于高纬度的寒带地区,玻璃的热工性能主要由U 值控制,而对于上海这类处于较低纬度的地区,则主要由SC 值来控制。T2航站楼在控制太阳直射、降低SC值方面采取了以下措施:


采用向外倾斜的幕墙设计

T2航站楼的建筑的主要朝向是东西向,上海地区全年最低太阳入射角东向为51 度,西向为27 度,所以从方位选址来看,对控制日照非常不利。基于这一点,主楼和长廊的玻璃幕墙采用了向外倾斜的设计,与垂直面之间的夹角大约为28 度,有效降低了太阳辐射的投影面积。

同时,向外倾斜的幕墙设计和覆盖整个车道边的宽大波浪形屋面,也与T1 航站楼取得了统一,使沿南北两侧主要道路进入的旅客能够更深刻的体会到新旧航站楼之间的内在联系,强化了一体化航站楼的概念。

采用Low-E玻璃

Low-E技术是目前阶段较为成熟的玻璃遮阳技术之一,它最大的特点是通过复杂的镀膜工艺,能够在隔绝较多红外波段(绝大多数热量正是来自于红外辐射)的同时,保证可见光的良好通过性,既改善了玻璃的热工性能,又保持了它通透开敞的特点。这种特性非常适合航站楼的需要。

b.自然通风

为了减少空调负荷,在T2 航站楼的设计中,引入了自然通风的概念,在过渡季节不开空调,而通过合理的气流组织调节室内温度,实现降低能耗、节约能源的目的。

自然通风顾名思义,需要设置一定面积的可开启窗扇,供气流的引入与导出。可开启窗扇的面积和数量由热工计算提供,气流组织则通过CFD模拟进行设计。最为合理的气流组织路线是下进上出,将进风口设在幕墙下部,出风口设在屋面天窗上,但考虑到下部进风可能会受到楼前车道边汽车尾气的影响,天窗出风则存在防水构造复杂、风力影响较大等问题,最终的气流组织方案是将进风口设在主楼靠近13.6m的楼面处,出风口设在主楼东西两侧立面的上端。(图4)


上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究_3

▲T2航站楼气流组织示意图

接下来需要解决的问题是如何使可开启窗扇与整个幕墙体系结合得更好,不影响建筑的整体美观。

均匀成组布置,在幕墙单元中形成规则的韵律,减少凌乱感;(图5)


上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究_4

▲主楼西立面进出风口位置图

控制开启窗扇构件的比例尺度,在设计时综合考虑,使这些开启窗扇有机的融合到整体幕墙体系中;

综合考虑成本、安全性、美观等因素,选择精巧的开启装置,努力降低对使用者的影响。

整个开启装置包括控开关、制电路、开窗器、风雨传感器和闭锁装置等,关于技术的问题在此不做详述,单从对建筑整体效果和对旅客使用的影响来看,我们最终选择了外观精巧隐蔽,对旅客的影响小的气动式开启装置。

c.隔噪

航站楼周围,特别是候机长廊外紧邻机坪,噪音较大,为营造较好的环境,要求玻璃幕墙必须能够满足隔噪要求。经过测试和计算,T2 航站楼采用中空夹层的玻璃配置,能够有效隔绝噪音。其他:为了避免过多管线形成的混乱感,T2 航站楼对线缆做了统一处理。对玻璃幕墙来说,需要解决一部分屋面雨水管下行的问题。在设计时我们把这两者结合在一起共同考虑,在幕墙钢立柱后设计了下行管槽,雨水管隐蔽其中,用活动盖板封闭,方便检修。整个管槽与幕墙钢立柱融为一体,保证了整洁美观的室内环境。

上海浦东国际机场T2航站楼幕墙系统设计研究_5


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 当前离线   发表于2017-12-07  | 只看该作者      

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学习了

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