分析大型机场航站楼建筑幕墙设计关键要点

杨嘉庆

近年来，随着市场要素配置资源功能的增强，我国大型机场在数量、规模、品质方面获得了有效扩增。机场航站楼作为机场的主要建筑体，既代表了机场的建设水平，也通过引入现代化的设计理念、设置复杂的功能、使用先进的技术、采用多样的风格，提升了航站楼的产品质量。尤其在总体经济体系建设新阶段，在大型机场航站楼建筑设计中，为了满足空间扩增、简洁通透等需求，大量应用了幕墙结构形式。下面以幕墙设计作为研究对象，对与其相关的设计关键要点展开具体分析。

一、大型机场航站楼建筑幕墙设计特征

现代大型机场航站楼建筑幕墙设计的特征相对突出，主要体现在造型、结构、材料方面。

以造型为例，由于大型机场航空站楼建筑代表着机场形象，需要与国际同行业质量体系管理标准趋于一致，因而在建筑造型设计过程中，设计师往往会选择一些主流的设计流派，结合当地的机场环境因地制宜的撷取一些设计元素。通常造型设计中主要以简洁、宏大、通透为主，配套选择一些传统形式的装饰装修元素。具体造型方面，对于屋面、曲面、斜面的造型处理与其功能配合紧密。例如，屋面中强调防风防雨功能，曲面造型中重在以结构主导增强建筑体的审美性，斜面则主要体现其流畅、简洁，以及装饰元素等。由于造型、结构、材料相互密切关联，因而在幕墙设计过程中，对于整体的形状、采光、气候、风压等控制相对严格。尤其是空间处理方面，因结构与功能需求较多，往往会设置较大的平面尺度、较多的伸缩缝、较复杂的结构体系。以基本结构为例，单杠结构、平行钢桁架结构的使用，既符合大型机场的环境，也可以根据具体的地形、功能需求，合理选择适用的结构。大型机场航站楼建筑幕墙效果参看下图1：

图1 大型机场航站楼建筑幕墙局部效果图

二、大型机场航站楼建筑幕墙设计问题

随着大型机场航站楼建筑幕墙设计数量的增多，积累了诸多设计经验，总结了设计中存在的一些重点与难点。从当前的总结经验看，此类问题主要体现在设计中的各类关系的处理方面。例如，在幕墙结构体系——主体结构力学之间的关系处理、幕墙结构——伸缩缝构造之间的关系处理、幕墙形式——结构体系之间的关系确定方面等。除此之外，幕墙与主体建筑收边收口（异型板面）、与建筑相互位移适应（风、温度、地震）的构造防水设计处理，以及超大尺寸的电动开启窗的开启问题，均需要进行精细化处理，如开启窗的刚度控制、强度控制、五金连接件的设置等。概括而言，机场航站楼——幕墙之间的关系协调十分关键，对两者关系处理的好坏，往往决定了设计效果的优劣与否。

具体而言，幕墙设计需要以大型机场航站楼建筑的结构为基础，具体设计环节，先要保障其基础的安全性与有效性，因此设计中应该以不破坏其基础作为必要条件。同理，在幕墙结构体系的设计方面，也应该保障机场航站楼结构、功能的完整性与有效性。反过来，幕墙设计时应该在原有基础、结构、功能条件限定下，起到增强其作用的设计目标，即扩增其抗压性能、承重能力。另一方面，现阶段的大型机场规模大、体系复杂，存在事实上的“牵一发而动全身”的问题，在幕墙设计时，任何一个单元设计的变化，均可能对其系统结构产生或增强或减弱的作用。因此，在实际的设计中面临着数据采集、数据整理、数据分析的实际难题。

三、大型机场航站楼建筑幕墙设计要点

从设计要点方面看，在总目标一定的条件下，幕墙设计中应该按照安全性、可行性、精准性，设置与之对应的设计目标，以此保障设计的有效性。

例如，在安全性方面，幕墙外观设计虽然十分重要，与观看者的直观审美直接关联，但是，为了确保其安全性，应该规避将直观审美作为主要目标，而应该从安全角度考虑，先使幕墙的面板布置、风格能够相得益彰，再从结构、功能满足的基础上，进一步优化其外观造型。换句话讲，设计过程中，以外观造型进行草图设计，而在实际的设计中，则要求反过来，从结构、功能出发，通过结构、功能等实用性的价值，限定其造型、风格。尤其是在梁柱受力设计方面，主体结构的支承能力与其密切关联，并且，在系统性的结构功能一体化设计方案中，幕墙结构支承能力直接体现在梁柱受力情况的分析方面。所以，应该在设计时，结合结构、功能、造型、风格，进一步对其材料进行有效评估，确保材料使用后可以满足其综合设计目标的实现。尤其是大型机场航站楼建筑体本身的规模庞大，梁柱受力情况，牵涉到一系列的计算，而可行性与材料及计算的精准性密切关联。此时，设计时需要考虑到数据分析的有效性。尤其应该结合当前的环保理念、节能理念，合理地选择一些环保材料、节能工艺，确保幕墙设计方案能够与综合效益产出相一致，在根本上满足可持续发展理念指引下的幕墙设计原则。

四、大型机场航站楼建筑幕墙设计案例

以北京首都国际机场扩建工程T3航站楼工程项目为例，在幕墙设计中，采用了大板玻璃幕墙、大铝合金横梁、不锈钢吊杆，产生了较好的设计效果。

首先，将幕墙设计中的主要原材料定位在玻璃材料，通过玻璃的可分割特性，对其进行了大板块、大跨度分割，形成了大板块玻璃幕墙设计方案，以三角形空间钢桁架结构作为幕墙设计中的连接方式，起到了强烈的直观审美冲击力。而横梁则以铝合金材料为准，又保障了幕墙的抗腐、抗风能力，以及承载能力。其次，由于铝合金材料价格适中、延展性能好、硬度相对较高，横梁中应用该材料既能够满足其施工受力方面的要求，也可以配合大面板玻璃幕墙的透光性，形成一种材质方面的呼应，提高整体上的设计档次。另一方面，在遮阳处理方面，利用大铝合金材料设计具体的遮阳构件，既可以使横梁截面宽度获得有效延伸，也能够在延伸的基础上，使遮阳效果与幕墙审美匹配起来，使功能与美观达到了高度融合。加上S630高强度不锈钢材料的使用，使不锈钢吊杆使用后分担了大铝合金横梁受力，起到了实际的协调耐用作用。