深圳电视中心敞开式双层幕墙的设计

深圳电视中心敞开式双层幕墙的设计谢国生张桂先提要：本文通过对实际工程阐述，介绍了敞开式双层幕墙的设计。关键词：敞开式双层幕墙，玻璃隔断，挡风板一、工程简介深圳电视中心位于深圳市福田中心区，新洲路和深南大道交汇处立交桥的东北侧。是未来深圳市中心区的重要标志性建筑，为构筑和传播深圳都市文化的重点文化设备。本工程包括剧院、电视演播、制作、传输、办公及包含地下设备房、餐厅、汽车库、景片库等，由一栋28层主体塔楼和7层以多功能演播厅为主的裙房组成，并设两层地下室。工程占地面积7156平方米，总建筑面积73283平方米，建筑高度124米，其中幕墙系统约52370平方米。图1立面效果图深圳电视中心造型独特、轮廓简洁明快，高层塔楼的弧形透明双层通风玻璃幕墙与裙楼铝合金幕墙浑然一体，形成了空间、高度、形式和格调上的对比统一；作为具有象征意味的形式，折射着沉淀在人们意识中的光与声波、电波与电视传媒的复合记忆，表现现代国际都市的时代文化气息。二、双层通风幕墙的设计目前大多数双层幕墙，多以上下通风口均为自动调节装置，来起到夏季散热、冬季保温的效果。此种结构由欧洲引进，由于当地气候寒冷，因此要求有冬季保温效果。在深圳，冬季气候温暖，无需保温，主要考虑通风；而夏季气候炎热，要求有很好的通风散热效果。如果通风节点设计一味的生搬硬套，不仅达不到预期的效果，而且造成经济浪费。深圳电视中心双层通风幕墙的设计是在充分吸取国际幕墙设计先进经验和方法的基础上，结合深圳电视中心的实际情况，有针对性地进行设计。根据深圳电视中心的功能特点，所在地理位置，深圳气象历史资料，在设计时仅考虑夏季的散热作用，不考虑冬季的保温作用，因此本方案的进、出风口为敞开式。1.内外幕墙结构形式本工程双层幕墙的外层采用的是承重索结构点式玻璃幕墙，索结构杆件细小、通透性强、外形美观，集建筑科技与现代文明于一身，更好地体现了时代感。面玻璃采用10(FT)+1.52PVB+8(FT)透明钢化夹胶玻璃，具有较高的安全性，即便破损，也不会坠落。内层玻璃采用大分格6(FT)+9A+6(FT)中空玻璃，具有很好的保温隔热作用。2.进、排气原理根据建筑物的特点，以每个楼层作为换气单元，换气口设在楼层处。在每个进、排气单元，双层幕墙的外层玻璃上留有150mm通风口，使室外气流能进入内层，同时也使室内热流顺利的排出室外，实现交叉换气。此种结构充分利用烟尘效应、温室效应和负压效应，能很好地满足夏季通风散热的目的，节约了大量能源，构造简单且经济实用。3.进、排气口构造进气口设置完全封闭下口的倒置透明玻璃隔段，阻止下层热气流进入上层；排气口设置半封闭下口的倒置透明玻璃隔段，起到排热气、挡水的作用。进气口部位采用易于通风及人行走的格栅，使气流由下至上顺畅地进入幕墙内层空间；在排气口部位则采用上封透明玻璃，使内层热气流完全排出室外。在全封闭下口的倒置玻璃隔断和半封闭下口的倒置玻璃隔断的左右两侧，分别固定有一块高度等于进、排气口高度，里边缘固定在楼板外端面的挡风板。图2进气口构造图3排气口构造4.防火、防雨水设计以每层为防火单元，楼层间倒置透明玻璃隔断采用防火玻璃，在保证进、排气的功能前提下又具有防火作用。考虑到深圳雨水量较大，进、排气口设置的倒置透明玻璃隔段，能很好的阻止雨水的进入，同时格栅又能起到将室内水排出室外的作用。5.施工的方便性由于设计采用进、排气口挡风板在支撑结构（驳接系统）的外侧，避免了与过多结构相交，使格栅、玻璃规整，同时挡风板又兼顾支撑进、排气口倒置玻璃隔断；进、排气口倒置透明玻璃与外层玻璃相交处，采用活动弯折钢板连接，以调整主体结构的误差和倒置透明玻璃的定位。上述处理，充分考虑到施工现场的实际情况，在满足通风散热的前提下，使施工安装及构件加工更方便，可减小施工现场和构件加工的工作量，缩短工期。三、具体实施方式为了更好的说明上述设计的构造，下面结合附图详细说明。图4换气单元立面图图5进、排气口平面图图6排气口剖面图图7进气口剖面图图4—换气单元立面图；图5—进、排气口平面图图；6—气口剖面图；图7—进气口剖面图参看图4。图中，设定F的高度范围为本楼层的外层幕墙玻璃高度范围，则下一层为F-1，上一层为F+1。本楼层的外层幕墙玻璃的上方留出了宽度为K的一条长缝不封装玻璃，即预留出进、排气口的位置。并且，按照每一块玻璃的长度，长缝被分割成若干个矩形的进、排气口单元。进气口J和排气口P相间排列，即第一块玻璃的上部若为进气口J，则第二块玻璃的上部为排气口P。参看图5和图7。在进气J的下边缘与本层楼板的外端面9之间固定安装一块向上倾斜的玻璃隔断板条4。在玻璃隔断板条4的左右两侧分别固定有一块挡风板6。挡风板6设置在驳接系统3的外侧，不与支撑结构相交。挡风板6的高度约等于进气口的高度，其外端顶在外层幕墙玻璃的内表面，里端固定在楼板外端面9上。因此玻璃隔断板条4与两块挡风板6将进气口J和下层的空间隔断，称其为全封闭下口的倒置玻璃隔断。在进气口J的上边缘和楼板的地平之间架设一个格栅7，使室外气流进入上层空间进行换气。参看图5和图6。排气口P的结构和进气口J的结构类似。两者的区别是固定安装在排气口P下边缘的向上倾斜的玻璃隔断板条5的上边缘没有顶在楼板外端面9上，而是留出了一段排气的间距。同样，在玻璃隔断板条5的左右两侧也分别固定有一块挡风板6，称其为半封闭下口的倒置玻璃隔断。在排气口P的上边缘和楼板的地平之间架设一个防火玻璃板10封闭，阻止室内热气进入上层。为了保持幕墙玻璃的整体美观，进气口的全封闭下口的倒置玻璃隔断和排气口的半封闭下口的倒置玻璃隔断向上倾斜的角度是一致的或说相等的为佳。为调整主体结构的误差和倒置透明玻璃隔断的定位，在倒置玻璃隔断下部设置有活动弯折钢板8，活动弯折钢板8开有固定条形孔。采用防火玻璃来制造进气口J的全封闭下口的倒置玻璃隔断和排气口P的半封闭下口的倒置玻璃隔断及上封板10，则在不同的楼层间具有一定的防火作用。为了清楚地理解上列内容，图5示出了双层玻璃幕墙的外层玻璃幕墙2，及不锈钢拉索1，不锈钢驳接系统3，以及内层玻璃幕墙11的位置。四、通风计算深圳市地处南海之滨，属南副热带季风气候，长夏短冬，夏无酷暑，冬无严寒，太阳辐射量丰富，年太阳辐射量为5225兆焦耳/平方米，年日照百分率达47%。年平均气温22.3℃，四季鲜花盛开。若以气候寒暖为具体指标来划分深圳的四季，春季有76天，夏季有185天，秋季有80天，冬季只有24天。年平均风速为2.7米/秒，年主导风向为东南东风。按上述深圳市气候状况的年平均条件，对深圳电视中心双层幕墙空气流动状况进行计算机模拟分析见图8。图8空气流动分布图图9底部进气口空气速度曲线图在室内外风压与热压的相互作用下，双层幕墙空气流动分布如上图所示，通道内风速最大可以达到3.023m/s。图9为底部进气口空气流速分布曲线，横坐标表示进气口高度0.1米，纵坐标表示进气口风速，其最大风速可达到2.121m/s,通过综合计算各个单元的风速，得出进气口平均风速为1.233m/s。图10顶部出气口空气速度曲线图图10为顶部出气口空气流速分布曲线，横坐标表示出气口高度0.05米，纵坐标表示出气口风速，其最大风速可达到2.868m/s,通过综合计算各个单元的风速，得出出气口平均风速为1.221m/s。计算通风量通风量V=风速×通风时间×风口面积V=VZ×t×S双层幕墙后房间的空气总量为：V总=4.5×8×11.6m3=417.6m3根据我国《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》规定，不同等级旅馆换气量为：一级50m3/(h·p)；二级40m3/(h·p)；三级30m3/(h·p)。另根据美国ASHRAE标准（62－1989）等推荐的居室换气量为42.5m3/(h·p)，办公室为34m3/(h·p)。对于本双层幕墙按我国空气调节标准一级50m3/(h·p)进行设计，假定办公室使用人数20人。则，本办公室每小时需要的新鲜空气量为：V需=50×20=1000m3实际通风口面积为：S=0.05×(11.6-0.48)/2=0.278m3计算风速1.221m/s计算通风量V=VZ×t×S=1.221×3600×0.278=1222m3大于所需新风量1000m3，每小时换气次数N=1222/417.6=2.93(次)满足房间每小时换气1.5次的规定，所以满足建筑使用功能。五、结论深圳电视中心双层幕墙的设计，为一种敞开式双层幕墙通风结构，旨在克服现有技术的通风结构中结构复杂、成本高的不足，提供了一种敞开式进、排气口的通风结构。此设计的要点是：进气口包括一个全封闭下口的倒置玻璃隔断，排气口包括一个半封闭下口的倒置玻璃隔断，而且在前述每个玻璃隔断的左右两侧分别固定有一块挡风板，以实现两层幕墙玻璃间空气的交叉进排气方式。本通风结构可在热带或亚热带地区的建筑物中推广使用。