谈穿孔板在建筑外表皮中的设计和应用

陈 瑶

(江苏金科天宸房地产有限公司，江苏 南京 210000)

谈穿孔板在建筑外表皮中的设计和应用

陈 瑶

(江苏金科天宸房地产有限公司，江苏 南京 210000)

穿孔板作为建筑的第二层表皮，已经成为建筑师们表达绿色建筑设计理念及建筑整体造型构思的潮流和发展趋势。介绍了南京林业大学图书馆外立面设计中用到的穿孔铝板，并从表皮肌理设计、细部构造设计、美学设计、绿色节能设计等方面做了分析和探讨。

穿孔板，外遮阳，节能设计，细部构造

在建筑外立面材料多样发展的今天，由于日益加重的能源危机，低碳、节能成为人们关注的焦点，建筑师们开始热衷于设计“双层表皮”建筑。它需要建筑师具有更高的审美和创造力，将新的建筑材料、新的建筑技术巧妙结合。然而并非所有的双层表皮建筑都能真正达到节能环保的要求。一般来说，可以达到节能环保的双层表皮形式是指“可呼吸式”幕墙，即利用双层表皮之间的空腔达到良好的风循环，组织建筑内部的空间流动，在保证建筑美观的同时，使建筑使用更加节能舒适。图书馆建筑因其特殊的功能要求，常常需要大面积的开放式阅览空间，结合采光通风和现代审美的需要，不可避免的会出现大面积的玻璃幕墙。这时金属穿孔板因其良好的遮阳、通风散热功能，表现出很好的生态适应性，同时其造型多变、形式丰富，具有很强的可塑性，常常被用作建筑的第二层表皮，受到当代建筑师们的广泛青睐。

1 概述

南京林业大学图书馆位于江苏省南京林业大学校区内的东南侧，原逸夫科技实验楼的南侧，建筑面积约4.6万m2，其中地下建筑面积约0.6万m2，地上建筑面积约4万m2。项目位于校园主轴线与南北新轴线的交汇点。由于外部条件的局限性(包括满足场地内现有住宅的日照，场地树木最大限度的保留)，将高层建筑布置在基地西南侧，远离保留住宅。新建筑与北侧的教学楼、西侧的工字楼共同围合出一个校园中轴线的端点开放空间。项目从完善和优化校园整体规划的角度，试图创造一个开放的图书信息中心，打造一个师生文化活动的中心场所。

2 建筑设计理念

建筑造型设计，分别由一个5层和一个7层两个矩形的体量交错而成。主入口位于地块西侧的规划道路上，并在人流量最大的西北角，充分利用其环境和场地条件，设计了一条直通2层的景观步道，步道下面是一个半地下的多功能厅。7层的主楼部分主要为阅览空间，裙房部分则为业务办公、基本书库、行政办公、自习教室等辅助用房。在整个建筑设计中强调人与环境的对话，人与人之间的交往，设计了两个尺度怡人的中央庭院，并通过开放式阅览空间的设计，提高建筑内空间使用的灵活性，增强了人与人、人与环境的交流。线条感十足的外观设计，配合玻璃幕墙的通透，金属穿孔板的多角度遮阳形式，加上局部石材的运用，增强了高校图书馆的信息、文化氛围，展现了新时代校园创新、时尚的气息，创造出庄重不失活泼，优雅不失灵动的文化活动氛围，见图1。

3 绿色节能

7层的主楼中庭，顶上两层采用退台式设计，让更多的光线进入建筑内部。通过Vasari软件进行风洞计算，这样的建筑中庭及内庭院的处理手法，有利于建筑整体的通风效果，且不会产生涡流。建筑幕墙采用双层表皮设计，外表皮采用穿孔铝板，且上层铝板比下层的略透明一些，使得接近人正常工作高度内的玻璃窗透光较少，光线柔和，而较高的玻璃窗主要起采光功能。通过Ecotect软件进行采光和能耗的综合分析，采用复合式绿色幕墙系统更加节能。

4 外立面设计

建筑外立面的设计，充分考虑了图书馆的专业需要，更考虑到了建筑工艺的要求，充分利用天然采光、自然通风以及人工微气候，通过选用新型的建筑材料、采用建筑遮阳措施，达到建筑美观与节能的完美结合。

4.1 双层表皮

图书馆的双层立面结构是由传统的窗墙系统外加一层穿孔铝条板组成。为了获得完美的室内采光条件，同时兼顾遮阳，建筑内表面采用大量的通高玻璃，来满足图书馆阅览空间对于自然采光的需求，而因用地范围周边较为开敞，附近没有过高的建筑可以遮挡阳光，对于阅览空间来说，东西向的自然光线容易造成一定的眩光，因此增加了第二层外立面——穿孔铝条板。里面的玻璃窗是可以打开的，建筑完全可以通过这些玻璃窗满足采光和自然通风，它给人的感觉仍然是开敞的、通透的、明亮的；而根据不同方向采光面的遮阳需求，设置的不同角度的穿孔铝条板，并且根据同一采光面不同高度的遮阳需求，设置了不同的穿孔率，形成了半透明的外表皮，满足了建筑对于光的一种“度”的索取，丰富了外立面的层次和光影，见图2。

4.2 穿孔板

巧妙的运用建筑表皮设计，能够弱化现代建筑给人的冰冷和排斥感，赋予其更多的色彩、造型、流线之美，注入了更多的人文情感。穿孔金属板因其透明性，掩去了墙体本身的沉重感，创造出另一种材料本身流畅的美，具有特殊的品质效果，并随着时间、气候、光线的不断变换，形成特殊的光影感和优美的意境。

穿孔板是采用金属平板，经过机械穿孔加工而成，常用的金属材料有铝板、钢板、不锈钢板。本项目采用的是穿孔铝板，它经过氟碳喷涂后，具有优良的耐久性，并且造型丰富、可塑性强、色彩丰富、装饰效果佳，是目前使用范围很广的金属外立面材料。同时，穿孔板的孔洞大小，图案都可以根据需要进行精心的加工设计，不同大小、密度、形状的孔洞，形成不同的半透明的视线效果，并且通过它的孔洞大小、图案的变化，铝板本身与其他不同材料之间的组合运用，质感上的呼应对比，可以创造出不同的立面效果，见图3。

本项目由于设计层高的不同，使用的穿孔铝板高度共分为两种：4.5 m和3.6 m。考虑到铝板自生的物理性能，为了增加构件的强度，减小构件在风压条件下的变形，提高其耐久性，考虑将构件设计成“盒盖”的形状，可以减小板材的厚度和支撑，通过两个“盒盖”的咬合连接，达到设计要求。铝板孔洞为长方形，采用10.87%，39.22%两种不同的穿孔率，形成不同程度的光影投射效果。通过穿孔遮阳板与建筑外墙面形成的不同的遮阳角度，来满足建筑不同朝向对于遮阳系数的要求，同时丰富了建筑立面。

在构造上，两块长条“盒盖”型的铝板，通过在长方向上局部点焊连接，形成较宽而坚实的遮阳面，而整个穿孔铝板构件，在上下方通过角钢，与钢龙骨连接，钢龙骨与土建结构连接，从而形成简洁有效的连接体系。“盒盖”型的铝板结构，保证了其刚度，避免增加横向支撑体系带来的视线遮挡，细节设计更为简洁高效，保证了穿孔板作为外立面材料的透明性。

5 结语

柯布西耶在他的《走向新建筑》一书中，曾将建筑划分为平面、体量和表皮三个基本要素，给予建筑表皮足够的重视。而伴随着科技的发展和进步，建筑师对建筑表皮的持续关注，建筑外立面表皮材料不再仅仅作为纯装饰性构件，而是更多作为绿色、环保型材料，赋予更多的功能性意义。穿孔铝板因其良好的物理力学性能，材料的可塑性、色彩的多样性，越来越多的被用到建筑的表皮设计中。南京林业大学图书馆中运用的穿孔铝板遮阳百叶，不但丰富了建筑的外立面，同时解决了特定功能空间的采光问题，利用材料自身的特点，通过一定的构造方式，创造出别具特色的建筑效果，在图书馆建筑中独树一帜。

[1] 黄 毅.建筑表皮的实践与视觉影像的创造——以北京首创A-Z town项目(A5-9地块)住宅建筑立面设计为例[J].华中建筑，2008(2):103-109.

[2] 何可明.金属材料在建筑表皮中的应用及其反思[J].建筑与文化，2010(3):102-103.

[3] 李 敏,王祖成,王逸玮,等.建筑表皮中的金属材料的应用及发展趋势[J].新型建筑材料，2017(6):138-142.

Discussionaboutthedesignandapplicationofperforatedplateinexteriorskinofbuilding

ChenYao

(JiangsuJinkeTianchenRealEstateCo.,Ltd,Nanjing210000,China)

As the second layer of the building’s skin, the perforated aluminum plate has become the trend and trend of architects to express the concept of green building design and the whole design conception of architecture. This paper introduces the perforated aluminum plate used in the facade design of Nanjing Forestry University Library, and also analyzes and discusses about the skin texture design, detail structural design, aesthetic design and green energy saving design.

perforated plate, exterior shading, energy saving design, detail construction

2017-10-03

陈 瑶(1984- )，女，建筑师

1009-6825(2017)35-0014-02

TU201.5

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