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摘要:北京大兴国际机场航站楼玻璃幕墙和采光顶采用了比较新型的构造设计，提高了建筑的实用性、装饰性和节能保温性能，使得北京大兴国际机场主航站楼和指廊区的采光更通透、更舒适、更环保。对于类似建设项目有借鉴与推广的意义。
关键词：无横梁玻璃幕墙 采光顶遮阳 采光节能
工程概况
北京新机场位于北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北省廊坊市广阳区之间，为大型国际枢纽机场，也是目前世界上最大的单体航站楼。新机场将主要建设呈"三纵一横"布局的4条跑道，150个机位的客机坪、24个机位的货机坪、14个机位的维修机坪以及70万平方米的航站楼，以主航站楼为中心向四周散射五条指廊，远期满足年旅客吞吐量1亿人次需求。
新航站楼按照通透实用、节能环保理念，将建设成为国内新的标志性建筑。中央的主航站楼的屋面最高点高度为50米，然后下降至指廊端部 25 米，楼前屋盖悬挑长度达47米。航站楼和指廊采用了多种形式的玻璃幕墙、采光顶，功能分区合理，外形新颖美观，便于自然采光和节能设计，充分展示了绿色环保功能。
新机场效果图
2.新机场玻璃幕墙、采光顶的构造及采光特点
竖明横隐玻璃幕墙系统：
通透性是新机场玻璃幕墙的设计理念之一。透光性能好，白天室内尽可能的多采用自然光，明亮舒适、节约能源。大玻璃视野广阔，通透明亮，旅客可一览室外的美景和空中飞机的起落。
同时，遮阳也是合理采光、节约能源的重要手段。遮阳既可以调节室内的光线和温度，又能分散玻璃的反射光，避免了大面积玻璃反光造成的光污染。另外从建筑学考虑，轻巧的金属板遮阳形式又可形成建筑的一道美景。
为满足通透性、遮阳和美观的要求,主航站楼及5个指廊的二层以上玻璃幕墙设计为立柱外置-无横梁体系。具体构造如下：
a.铝合金立柱竖向外置，兼做竖向大装饰条和竖向遮阳板作用。
(图1：竖明横隐玻璃幕墙三维示意图)
b.无横龙骨系统，玻璃由两侧立柱上伸出的铝合金托板承托，托板截面及外形几何尺寸满足结构计算。托板承受玻璃重力荷载作用，托板上面铺垫4mm厚度的硬质橡胶垫块，避免玻璃角部与托板硬性接触。另外当玻璃板块意外损坏或其它原因要拆卸更换时，只需要除掉立柱上的室内装饰扣盖，将玻璃板块由室内取出，再将需安装的玻璃板块挂上，复位装饰扣盖即可。
（图2：竖明横隐玻璃幕墙-铝合金角码安装节点）
c.竖向铝合金龙骨在钢板连接件位置铣口，钢板转接件插入铣口后的立柱腔体，再通过不锈钢螺栓连接。钢板转接件通过钢夹板与主体钢结构支撑体系以焊接的方式连接；在连接时可以实现铝合金立柱前后、上下的二维调节功能。
（图3：竖明横隐玻璃幕墙-连接件安装三维示意图）
d.竖龙骨与竖龙骨之间通过主要通过T型钢板连接件连接，再配合铝合金插芯连接，铝合金插芯下端螺钉固定，上端插入铝立柱当中，立柱之间设置12mm的胶缝并打胶填实抹平，既实现铝合金立柱安装时的竖向调节，也满足了竖框在温度条件下产生伸缩功能。提高了系统的抗变位能力。
（图4：竖明横隐玻璃幕墙-连接件及立柱插芯安装竖剖节点）
e. 所有硬性接触处，均采用弹性连接，提高了幕墙的抗震性能，消除了伸缩噪声，吸收变形，同时由于密封性能的提高，也保证了幕墙的隔音效果。
（图5：竖明横隐玻璃幕墙-连接件及立柱插芯安装横剖节点）
热工性能参数简述：
此处幕墙玻璃采用12（超白双银low-e）+18A+12（超白）中空双银low-e钢化玻璃；玻璃合片结构胶宽度15mm，遮阳系数：0.41（最大值），透过率：50%（最小值），反射率（室内外）：25%（最大值），传热系数：1.67W/㎡·K（注：在6.5米层间采用此种规格彩釉玻璃）。玻璃的选用满足了采光明亮、通透，保温节能的需要。
通风功能简述：
a.指廊围护幕墙底部（标高6.50m位置）设通风窗，采用2块3mm厚铝板夹80mm厚防保温棉设计。标准开启扇规格为2250mmx900mm，开启角度30度。开启器紧锁力需达到1.5kN，且具备多个同步工作能力，并具有手动、遥控、远程联动控制能力。
b.主航站楼在幕墙与屋顶交接位置设置隐藏式开启扇，具备消防联动及远程联动控制能力。
竖明横隐玻璃幕墙系统小结：
新机场无横梁竖明横隐玻璃幕墙主要用在主航站楼和5个指廊的立面，使用面积比较大，
是新机场立面围护、采光的主要构件，其设计和施工满足通透、节能、经济、美观的要求，符合技术与经济统一的原则，是机场建设值得借鉴和推广的一项技术成果。
单排索结构玻璃幕墙
内庭院玻璃幕墙位于指廊内庭院两个长边，上部与屋面相接，下部落于花园同层地面。内庭院的日照强度和采光面积相对减小，增加采光、避免光线遮挡是此处玻璃幕墙设计的重点。
玻璃幕墙构造方面要尽量减小横、竖龙骨的外形尺寸，减少对光线的遮挡，形成幕墙玻璃整体“透“”亮”的效果。因此，内庭院玻璃幕墙选用了设计、施工难度比较大的单排（竖向）索结构玻璃幕墙。
索结构玻璃幕墙由于具有良好的通透性而受到多方面建设方的青睐。单排索结构减掉了横向索，增大了其采光面积，使室外的光线和室内人员的视线几乎没有遮挡。索结构玻璃幕墙的玻璃采用点式拉索不锈钢夹具固定，竖向不锈钢拉索除了承受竖直方向的自重以外，还承受水平方向的风荷载。
单排索结构玻璃幕墙结构构造如下：
竖向不锈钢拉索直径设计为φ34mm, 采用热浇铸型不锈钢索头，材质均为S316不锈钢。拉索最大跨度为16.5m，不锈钢拉索横向间距约2.25m。玻璃依靠不锈钢夹具在四个角边区域形成有效连接，玻璃间采用胶缝相连，拉索上端固定于屋面钢结构上，下端固定在大型预埋件上，并预张拉到设计值后，在进行面板安装。见图6、图7、图8。
热工性能参数简述：
单索幕墙玻璃面材采用：15（超白双银low-e）+12A+15（超白）中空双银low-e钢化玻璃；玻璃合片结构胶宽度15mm，遮阳系数：0.41（最大值），透过率：50%（最小值），反射率（室内外）：25%（最大值），传热系数：1.67W/㎡·K。选用的玻璃具有较高的透光和保温隔热性能。
图6 单索结构玻璃幕墙示意图
图7 单索结构玻璃幕墙纵剖面
图8单索结构玻璃幕墙横剖面
单排索结构玻璃幕墙小结：
单排索结构玻璃幕墙最大限度地缩小了支撑系统的几何尺寸，减少了幕墙构件对光线的遮挡，结合Low-E中空玻璃的使用，在不同季节、不同时刻，使得室外、室内的热能、太阳能得到合理、充分的采集和利用。在外观上，单索玻璃幕墙整体通透、稳固，给人一种轻巧和明快的感觉，具有较强的现代感。
指廊采光顶幕墙系统
玻璃采光顶是现代建筑不可缺少的装饰和采光密切结合的一种屋顶。采光顶在建筑上只是一小部分，但对整个建筑功能的协调和外观有着很大的影响，所以，玻璃采光顶的设计形式也越来越新颖多样。玻璃采光顶的设计既要满足安全可靠的要求，又要具备采光合理、节能保温性能。
玻璃采光顶可以最大程度的利用自然光线，增加大厅顶部的自然通透性。但是，采光顶受到的太阳辐射强度高、热量大，如果不同时采用合理的遮阳系统，夏季强烈的阳光辐射造成温度上升，使得建筑整体的制冷能耗增加，不利于整体的节能。据统计，夏季太阳热辐射1小时最多可达1000W/㎡左右，是建筑物的主要热源，如果靠空调来维持室内温度，冷负荷很大，运转费用巨大，因此要尽量提高玻璃采光顶的热反射能力和遮阳能力。
从自然采光的观点来看，遮阳措施会阻挡直射阳光，防止眩光，使室内照度分布比较均匀，可减少室内的温室效应，降低室内中央空调的负荷，节能减排。
新机场玻璃采光顶的设计汇集了当今几乎所有采光、节能、安全的手段：如采用超白玻璃、Low-E玻璃、较厚的惰性气体层、加厚的SGP夹胶层等，特别是在遮阳方面，采用了玻璃内部呈栅格形的拉网铝板遮阳这一新技术。
采光顶主龙骨为钢龙骨，次龙骨为铝合金龙骨。玻璃板块采用隐框形式,消除冷桥。玻璃分格间设置TPO柔性防水材料导水沟。还包括防雷设计、融雪设计、防结露设计、伸缩缝设计等措施。玻璃主要为TP12+16Ar+4mm厚遮阳铝拉网+TP8+2.28SGP +TP8双银LOW-E超白中空夹胶玻璃。
采光顶玻璃中整齐排列的铝网根据指廊的方向和屋面曲面变化而设置为不同角度。通过改变铝拉网的角度，既能避免强烈阳光直晒造成的不利因素，又可满足然有效的采光需求，形成科学合理、立体多向的遮阳，能达到普通遮阳形式所达不到的效果。
同时，中空玻璃内的铝拉网还提高了采光顶玻璃的隔声性能，对室外飞机起降发出的噪声起到一定的降低作用，增加了室内的舒适感。
拉网铝板遮阳中空夹胶玻璃的生产工艺与普通中空夹胶玻璃基本相同，仅增加了在中空玻璃合片时固定放置拉网铝板的工序，生产费用增加不高。拉网铝板遮阳中空夹胶玻璃的整体性强，功能多样，安装方便。
屋面铝拉网遮阳玻璃网格平整、牢固，外形美观，经济合理，通过金属铝网效果给采光顶玻璃增添现代化美感，营造出一种现代技术与建筑形体相结合的氛围，实现新颖美观、节能环保的效果。
图9 拉网铝板
图10 拉网铝板遮阳夹胶中空玻璃采光顶节点
指廊采光顶玻璃小结：
铝拉网遮阳玻璃采光顶在本项目中的大量运用，并取得了良好的遮阳和节能效果，为今后使用和推广这项技术奠定了坚实的基础。
结束语
北京新机场航站楼及指廊的玻璃幕墙和采光顶从构造上进行了科学合理的设计和应用，在满足构件强度的基础上，增加整体的采光和视觉的通透性及建筑装饰性，同时具有良好的节能保温性能，达到技术与经济的统一，对未来的机场、大型商场、会展中心、体育场馆等建设具有一定的借鉴和推广意义。
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