唐慧華

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

建筑遮陽(yáng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

唐慧華

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

近年來(lái)，遮陽(yáng)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中成為不可忽視的部分，遮陽(yáng)的構(gòu)件非常多，常見的比如在窗口安裝的布簾、百葉簾等。為避免惡劣的室內(nèi)環(huán)境，本文針對(duì)一些遮陽(yáng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討研究，提出了保證夏季遮陽(yáng)和冬季采暖的最佳構(gòu)件設(shè)計(jì)。構(gòu)件的尺寸設(shè)計(jì)由太陽(yáng)光線決定，而不同地方的太陽(yáng)角度不同，本文以我國(guó)廣州地區(qū)為例，探討該地區(qū)的遮陽(yáng)構(gòu)件設(shè)計(jì)。

夏季遮陽(yáng)；太陽(yáng)高度角；冬季采暖

1 遮陽(yáng)構(gòu)件

遮陽(yáng)是為了避免陽(yáng)光直接照射室內(nèi)，而引起室內(nèi)環(huán)境過熱或直接眩光等不利影響，特別針對(duì)于夏季強(qiáng)烈的陽(yáng)光而設(shè)計(jì)。遮陽(yáng)的構(gòu)件非常多，常見的比如在窗口安裝的布簾、百葉簾、鍍膜節(jié)能玻璃，另外還有安裝在窗戶四周外側(cè)的一些遮陽(yáng)篷，材質(zhì)有塑料、混凝土等。

遮陽(yáng)構(gòu)件用于阻擋陽(yáng)光，其尺寸設(shè)計(jì)由太陽(yáng)光線決定，而不同地方的太陽(yáng)角度不同，以廣州地區(qū)為例，探討遮陽(yáng)構(gòu)件設(shè)計(jì)。

2 水平遮陽(yáng)板

2.1 水平遮陽(yáng)板形式

水平遮陽(yáng)板一般用于南向窗口，因?yàn)閺V州的夏季，南向的太陽(yáng)高度角大，適于水平遮擋。水平遮陽(yáng)構(gòu)件有固定式和可活動(dòng)式，活動(dòng)式是指在裝修期間，窗口上方安裝可伸縮的遮陽(yáng)篷，一般是塑料布制成配上活動(dòng)鋼架?；顒?dòng)遮陽(yáng)篷可根據(jù)氣候變化任意調(diào)節(jié)，靈活性較大。固定式的一般建造于建筑的施工期，在窗口上方以混凝土澆筑而成的水平挑板，如圖1所示。水平挑板不做承重用途，一般只需保證其受環(huán)境的荷載作用，比如風(fēng)、雪等荷載，板上配置鋼筋以構(gòu)造筋為主。

2.2 固定水平遮陽(yáng)板的尺寸設(shè)計(jì)

假設(shè)一廣州居民樓的南向窗口高度為1 m，擬在上方設(shè)計(jì)一水平遮陽(yáng)板，設(shè)計(jì)這個(gè)遮陽(yáng)板的挑出長(zhǎng)度L，要求既要滿足夏季的高效遮陽(yáng)，又要滿足冬季的采光采熱。

圖1 水平遮陽(yáng)板圖

一年中每一天每一個(gè)時(shí)刻的太陽(yáng)高度角都有所不同，一般來(lái)說(shuō)我國(guó)夏季的正午太陽(yáng)的高度角最大，陽(yáng)光也最為猛烈。所以用數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，一般選定夏至日正午的太陽(yáng)高度角值，對(duì)于廣州地區(qū)來(lái)說(shuō)，此時(shí)太陽(yáng)的高度角接近90°，本文采用90°作為夏季的高度角來(lái)設(shè)計(jì)遮陽(yáng)構(gòu)件。那么水平遮陽(yáng)構(gòu)件正好與太陽(yáng)光線垂直，可以保證此時(shí)的高效遮陽(yáng)。

除了要滿足夏季的最大遮陽(yáng)，我們還必須保證冬季的采光來(lái)獲得足夠的熱量，即冬季的陽(yáng)光能全部照射進(jìn)入室內(nèi)，可得到最大的熱量。一般選定冬至日正午的太陽(yáng)高度角作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。假定冬季高度角為α，那么遮陽(yáng)構(gòu)件的挑出邊與窗戶上方的連線與水平所形成的夾角正好等于α，如圖2所示，可以保證冬季最大的采光采熱。根據(jù)圖2中的三角關(guān)系可得此時(shí)陽(yáng)臺(tái)板挑出長(zhǎng)度應(yīng)為下式（1），此時(shí)的L取決于冬季的太陽(yáng)高度角和遮陽(yáng)板的設(shè)計(jì)高度h。

2.3 綜合分析

綜上所述，遮陽(yáng)構(gòu)件的長(zhǎng)度與當(dāng)?shù)靥?yáng)高度角關(guān)系緊密。假設(shè)夏季的太陽(yáng)高度角并非90°，而是β。那么要保證夏季高效遮陽(yáng)，參照?qǐng)D2的示意，則需遮陽(yáng)構(gòu)件的挑出邊與窗戶下方的連線與水平所形成的夾角正好等于β。根據(jù)三角關(guān)系，可得此時(shí)的L長(zhǎng)度應(yīng)為下式（2）。

同時(shí)滿足1式和2式的遮陽(yáng)構(gòu)件長(zhǎng)度L，即為一般情況下，既滿足夏季的遮陽(yáng)，又滿足冬季的采光采暖，則需聯(lián)立上面二式，可知此時(shí)遮陽(yáng)板挑出長(zhǎng)度應(yīng)為下式（3）?？梢奓取決于夏季和冬季的太陽(yáng)高度角。

圖2 水平遮陽(yáng)構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)圖

3 水平百葉式遮陽(yáng)板

3.1 尺寸設(shè)計(jì)

屋頂作為水平面，一天之中受太陽(yáng)照射的時(shí)間最長(zhǎng)，所以屋頂要做一些必不可少的隔熱層，另外能在屋頂上方做一些遮陽(yáng)板也是不錯(cuò)的選擇。這里參照華南理工人文館屋頂?shù)恼陉?yáng)構(gòu)件[2]，設(shè)計(jì)有一定間距的傾斜角度的成排遮陽(yáng)板，在板下一定間距設(shè)計(jì)柱子支撐。

圖3 水平百葉式遮陽(yáng)板的設(shè)計(jì)圖

如圖3所示，遮陽(yáng)板可以做成傾斜狀，傾斜板厚度一般在10 cm以下，長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)為30 cm左右，此尺寸決定了L2的長(zhǎng)度，另外尺寸不大，可以不配筋或只構(gòu)造配筋。傾斜角度宜與冬至日正午的太陽(yáng)光線平行，能保證最大限度的采光采熱。另外要滿足在夏季盡可能的遮陽(yáng)，則圖中兩塊遮陽(yáng)板之間的距離L3的長(zhǎng)度可設(shè)計(jì)為0，如果夏季也需一定的采光，則L3的長(zhǎng)度可適當(dāng)加長(zhǎng)，此長(zhǎng)度決定了光斑面積，一般不宜過長(zhǎng)。

3.2 綜合分析

屋頂?shù)拿娣e較大，而且夏季受熱時(shí)間長(zhǎng)。如果采用整體式無(wú)間距的水平遮陽(yáng)板會(huì)消耗大面積的混凝土和鋼筋，提高造價(jià)；另外在冬季，則會(huì)讓整個(gè)屋面處于陰冷之中。這里采用有一定間距的板，板尺寸不大，首先節(jié)約了混凝土材料，其次可根據(jù)當(dāng)?shù)靥?yáng)高度角設(shè)計(jì)出相應(yīng)的傾斜板角度和尺寸，保證預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

1）水平遮陽(yáng)板能有效地遮擋從窗戶上方照射的陽(yáng)光，對(duì)于廣州地區(qū)的建筑適用于南向的窗口。另外，合理地設(shè)計(jì)它的挑出長(zhǎng)度，可以高效地遮擋夏季的陽(yáng)光而又讓冬季的陽(yáng)光充分照入室內(nèi)采暖。

2）水平式百葉遮陽(yáng)板一般成排布置在屋頂或建筑表面，可根據(jù)需要合理地設(shè)計(jì)它的間距和角度，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

[1]龍惟定，武涌.建筑節(jié)能技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009（08）：220-222.

[2]張磊，孟慶林.華南理工大學(xué)人文館屋頂空間遮陽(yáng)設(shè)計(jì)[J].建筑學(xué)報(bào)，2004（08）：70-71.

TU318

A

1673-1093（2015）04-0068-02

唐慧華（1987），女，碩士研究生，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.04.014

2015-01-26；

2015-02-02