唐慧華

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

建筑遮陽構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

唐慧華

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

近年來，遮陽技術(shù)在建筑設(shè)計中成為不可忽視的部分，遮陽的構(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，本文針對一些遮陽設(shè)計進行探討研究，提出了保證夏季遮陽和冬季采暖的最佳構(gòu)件設(shè)計。構(gòu)件的尺寸設(shè)計由太陽光線決定，而不同地方的太陽角度不同，本文以我國廣州地區(qū)為例，探討該地區(qū)的遮陽構(gòu)件設(shè)計。

夏季遮陽；太陽高度角；冬季采暖

1 遮陽構(gòu)件

遮陽是為了避免陽光直接照射室內(nèi)，而引起室內(nèi)環(huán)境過熱或直接眩光等不利影響，特別針對于夏季強烈的陽光而設(shè)計。遮陽的構(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)的一些遮陽篷，材質(zhì)有塑料、混凝土等。

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

2 水平遮陽板

2.1 水平遮陽板形式

水平遮陽板一般用于南向窗口，因為廣州的夏季，南向的太陽高度角大，適于水平遮擋。水平遮陽構(gòu)件有固定式和可活動式，活動式是指在裝修期間，窗口上方安裝可伸縮的遮陽篷，一般是塑料布制成配上活動鋼架?；顒诱陉柵窨筛鶕?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 固定水平遮陽板的尺寸設(shè)計

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)計一水平遮陽板，設(shè)計這個遮陽板的挑出長度L，要求既要滿足夏季的高效遮陽，又要滿足冬季的采光采熱。

圖1 水平遮陽板圖

一年中每一天每一個時刻的太陽高度角都有所不同，一般來說我國夏季的正午太陽的高度角最大，陽光也最為猛烈。所以用數(shù)據(jù)來進行構(gòu)件設(shè)計時，一般選定夏至日正午的太陽高度角值，對于廣州地區(qū)來說，此時太陽的高度角接近90°，本文采用90°作為夏季的高度角來設(shè)計遮陽構(gòu)件。那么水平遮陽構(gòu)件正好與太陽光線垂直，可以保證此時的高效遮陽。

除了要滿足夏季的最大遮陽，我們還必須保證冬季的采光來獲得足夠的熱量，即冬季的陽光能全部照射進入室內(nèi)，可得到最大的熱量。一般選定冬至日正午的太陽高度角作為設(shè)計數(shù)據(jù)。假定冬季高度角為α，那么遮陽構(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)系可得此時陽臺板挑出長度應(yīng)為下式（1），此時的L取決于冬季的太陽高度角和遮陽板的設(shè)計高度h。

2.3 綜合分析

綜上所述，遮陽構(gòu)件的長度與當?shù)靥柛叨冉顷P(guān)系緊密。假設(shè)夏季的太陽高度角并非90°，而是β。那么要保證夏季高效遮陽，參照圖2的示意，則需遮陽構(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，可得此時的L長度應(yīng)為下式（2）。

同時滿足1式和2式的遮陽構(gòu)件長度L，即為一般情況下，既滿足夏季的遮陽，又滿足冬季的采光采暖，則需聯(lián)立上面二式，可知此時遮陽板挑出長度應(yīng)為下式（3）。可見L取決于夏季和冬季的太陽高度角。

圖2 水平遮陽構(gòu)件尺寸設(shè)計圖

3 水平百葉式遮陽板

3.1 尺寸設(shè)計

屋頂作為水平面，一天之中受太陽照射的時間最長，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板也是不錯的選擇。這里參照華南理工人文館屋頂?shù)恼陉枠?gòu)件[2]，設(shè)計有一定間距的傾斜角度的成排遮陽板，在板下一定間距設(shè)計柱子支撐。

圖3 水平百葉式遮陽板的設(shè)計圖

如圖3所示，遮陽板可以做成傾斜狀，傾斜板厚度一般在10 cm以下，長度一般設(shè)計為30 cm左右，此尺寸決定了L2的長度，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，則圖中兩塊遮陽板之間的距離L3的長度可設(shè)計為0，如果夏季也需一定的采光，則L3的長度可適當加長，此長度決定了光斑面積，一般不宜過長。

3.2 綜合分析

屋頂?shù)拿娣e較大，而且夏季受熱時間長。如果采用整體式無間距的水平遮陽板會消耗大面積的混凝土和鋼筋，提高造價；另外在冬季，則會讓整個屋面處于陰冷之中。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?shù)靥柛叨冉窃O(shè)計出相應(yīng)的傾斜板角度和尺寸，保證預(yù)期目標。

4 結(jié)語

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

2）水平式百葉遮陽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)計它的間距和角度，以達到預(yù)期的目標。

[1]龍惟定，武涌.建筑節(jié)能技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(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設(shè)計[J].建筑學(xué)報，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