建筑第五立面的设计实践

建筑第五立面的设计实践

陈家骐

中国建筑科学研究院北京100013

摘要：近几年建筑屋顶（又称建筑第五立面）的利用及审美价值越来越受重视，很多业主对原本意识中无足轻重的建筑屋顶提出了高要求，而确保精确实施就成为摆在设计师面前的难题。设计过程需要专业之间紧密协调，数字技术的全力支撑，更需要设计思维不墨守成规，创新求变，从而创作出真正的建筑精品。

关键词：造型精美；设计难点；创新求变

引言

1.2面临的设计挑战

打破原有立面界线，将建筑原本简单的几何形体改为连续的，流动的甚至异形的整体，的确会涌现更多赏心悦目的建筑作品，但同时也要考虑到设计难度和综合成本。毕竟除了对建筑、结构专业提出更高要求外，也对机电专业的设计提出挑战。虽然此类建筑已经屡见不鲜，但当面对一个具体项目时，你会发现由于气候环境、地理位置、建筑材料、业主要求等的诸多不同，无法简单模仿，需要当做一个全新的课题去探索。

2.工程设计实践

笔者参与的设计项目：十堰市丹江口文体中心是一个天然滨水项目，属于标准很高的公共文化建筑。建筑用地东侧临汉江，毗邻重要的生态廊道，可远眺羊皮滩，观景面开阔；西侧毗临规划中的汉江大道。场地内由北向南，依次布置体育馆、文化馆、图书馆、剧院。由于场地西高东低的特性，使得体育馆，文化馆的斜屋顶可以与西侧室外大平台衔接。

从建筑方案可以看出业主对项目的期望值很高，力图打造一个丹江口地区标志性文化建筑。建筑屋顶的设计意图是一个天然大露台，为前来观看演出的人和附近居民提供文化娱乐的场所，白天可以举行小型演出及新闻发布等，夜晚可以登顶凭栏眺望东侧羊皮滩夜景。所以业主要求屋顶除局部绿化外，不能按常规布置各种设备管线、机房、排烟排气管道等。这相比屋顶建成后再美化，绿化，难度无疑增加了一个层级，给设计工作带来巨大挑战。

根据《建筑给水排水设计规范》规定：“如体育场（馆）、剧院等屋顶特殊结构材料，通气管无法穿越屋面伸顶时，首先应采用侧墙通气和汇合通气利用侧墙排出，同时还需考虑气味对建筑周边的影响”。所以设计时所有出墙排气口均避让外墙窗，避让距离不够时临近幕墙窗扇均设计为不开启。将通气管和卫生间排风口集中在一起从侧墙引出，并且位置尽量抬高，位于结构梁下。石材开洞面积按百叶有效面积40%反算，取近似两块石材面积，（单块尺寸为1500*800）将其改为百叶。

3.1.2石材百叶的设计

同样是因为整体效果，业主要求侧墙不得采用铝合金百叶，只准使用同品质同规格的石材加工成百叶窗。石材百叶国内目前成熟的案例并不多，设计师经过多方案比较讨论，甚至求助了经验丰富的施工工长，结论是首先排除了类似铝合金百叶做法。众所周知铝合金叶片是将诸多叶片等距固定在铝合金框架内，然而石材的特性是自重大且易破损，如按照此方法加工则产生如下弊端：1.成品厚度大（估算总厚度约40厚，而外墙石材为25厚），效果笨重粗糙，2.加工时极易才生废品、增加业主成本，3.悬挂时由于自重加大又要增加龙骨规格，从而需要调整整排龙骨的尺寸，实在得不偿失。

1.3具体的加工方案

最终确定的做法是按普通雨水篦子的形态制作，按有效面积约40%的孔隙率开槽。同时考虑到空心石材整体强度低、易损耗的特点，决定整块石材百叶按两块拼接，这样出现破损情况另一半可以继续使用。其次每块石材周圈预先用云石胶粘贴不锈钢角钢，起到整体加固，连接作用，方便后期与幕墙龙骨连接。由于最终成品为石材百叶形式，所以拼接后远看也无明显的缝隙效果。

3.2屋顶的排水优化

原设计斜屋面布置了许多雨水沟及排水孔，按照屋面总汇水面积5750平方米计算，按每根雨落管汇水面积150-200平方米计算，则需要近28个雨水管，且斜屋面需设置3-4道截水沟。此种设计的弊端：1.屋面雨水沟众多，需结构采用下垂板实施，从而导致屋顶内部空间凌乱。2.屋面的不规则形态增加了雨水渗漏风险。3.室内雨水管众多且均需从外墙排至散水或坡道，使得外墙到处开洞，异常凌乱。4.室内太多的雨水管线给后续装饰设计带来困难。

3.2.1斜屋面利用

本方案屋面采用自由排水设计，理由如下：1.斜屋面坡度大且大部分接触地面。2.屋面满铺花岗石，径流系数大。3.屋面设施基本取消，除绿化外无阻碍。

根据《十堰市区、郧阳区暴雨强度公式及查算图表》给出的查算表，按5年重现期和10分钟降雨历时查出暴雨强度，再计算出设计与水流量。在地面大平台延屋面宽度范围降板，设置截水沟将雨水排入下层，雨水进入调蓄池或绿地。同时地面规整布置的石材雨水篦子和墙面石材百叶也有了巧妙的呼应。

此举将室内绝大部分排水系统取消，特别是初步设计时确定的雨虹排水系统，仅此一项经初步估算可为甲方节约工程造价20万左右。

4.结语

在项目设计过程中，还遇到许多设计难点，比如斜屋面石材面层的整体抗滑移，外墙双幕墙系统设置，钢板屋面和石材屋面的结合问题，这里不再一一列举。城市第五立面的建造方兴未艾，寸土寸金的城市屋顶可以改造成城市花园，也可以作为休闲广场、健身中心，为建筑节能减排、减少城市热岛效应、为海绵城市近绵薄之力。但是在作品落地的过程中，需要设计时们付出极大的心血，用创造性的思维为城市增添一道靓丽的风景。