智能扇形活动遮阳装置的研究与应用

智能扇形活动遮阳装置的研究与应用

黄润强

广州市第三建筑工程有限公司 广东广州 510000

摘要：扇形活动遮阳装置可以在保证建筑采光效果的同时起到遮风挡雨的作用。扇形活动遮阳装置的智能化设计，可以实现对装置的智能化控制，借助智能控制系统实现手/自一体的启闭功能，既能保证扇形活动遮阳装置的功能发挥，也使得装置控制更加便利，因此这种设计方面有着较高的应用前景和推广价值。

关键词：遮阳装置；施工技术；扇形结构；智能控制

引言：

随着人们生活水平的提升，对建筑物功能也提出了更高的要求，保障建筑物采光效果以及提升建筑物的智能化应用水平是完善建筑物功能以及提升建筑物使用效果的重要措施。智能扇形活动遮阳装置是新型的建筑物顶部结构形式，借助可伸缩支架等，可以在强化建筑物采光效果的同时起到遮风挡雨的作用。但是扇形活动遮阳装置涉及频繁的启闭，在很大程度上增加操作难度，对其进行智能化设计，可以借助智能化控制系统实现对扇形活动遮阳装置的自动控制。

1工程概况

本文以某大型综合楼项目工程为例，该建筑顶部具有以扇形镂空结构（图1），其面积为420平方米左右，涉及的半径为11.5米。采光效果是衡量建筑物使用功能的重要标准之一，为保证建筑的采光时间与采光量，有的建筑设计过程中材料外敞开的穹顶结构，这种结构形式比较常见，但是由于该建筑顶部结构为扇形镂空结构，决定设置智能扇形活动遮阳装置。

图1 天面镂空结构平面

2研究内容

2.1运动机构设计

应用2块高度错落嵌套的遮阳棚组成扇形活动遮阳装置，上下层叠布置并围绕一中柱旋转，弧边设有滚轮，并设置有和滚轮配套的轨道（图2、图3）。同时将电机设置在安装座中，用于作为遮阳棚的驱动装置，借助电机可以驱动遮阳装置开启或者关闭。

图2 遮阳装置侧立面结构图

图3 扇形遮阳装置平面结构

电机驱动遮阳装置需要借助齿轮齿条的啮合传动才能控制遮阳装置的开启与关闭，为了保证啮合传动效果，需要将齿面向下不知齿条，可以避免啮合齿之间出现灰尘积聚的问题，确保传动效果。在此基础上，为了进一步强化齿轮齿条的啮合传动效果，同时也为了保证机构能够长期稳定运转，在设计过程中应限制遮阳棚沿齿轮连同遮阳棚向上的位移。通过在遮阳棚径向侧边设置橡胶条限位块来实现主驱动扇形遮阳棚带动另一块被动运动遮阳棚的开启与关闭，扇形结构侧边的极限位置设置橡胶封闭条，装置关闭状态下，达到防风、防雨的目的，保证2个遮阳棚之间的密封效果，以免渗入雨水。

2.2遮阳材料选择

膜布是重要的遮阳装置，膜布应采用PTFE的网格膜，这种网隔膜的透光率为20%，遮阳棚的膜布通过专用铝型材和螺丝固定在遮阳棚的骨架上，这样的固定方式可以为膜布的更换提供便利。

2.3智能控制系统设计

智能控制系统中设置相关的传感器，借助传感器对降雨、光照度以及风量等天气变化数据进行监测，然后将监测数据上传至数据分析中心，数据分析中心经过数据分析，并结合分析结果发送驱动信号，借助电机驱动遮阳棚开启或者关闭。

3施工工艺流程

3.1遮阳装置基础施工

遮阳装置基础施工过程中，首先要做好测量放线工作，在放线过程中做好基础位置的标注，同时还要确定预埋件位置、滑轨位置以及中轴基础位置等。完成测量放线之后，需要结合设计规划要求浇筑弧形基础，并在基础浇筑过程中做好轨道预埋件的预埋工作，避免在浇筑过程中造成预埋件发生位移，保障预埋件为主精确。

3.2遮阳装置轨道制作与铺设

3.2.1轨道固定与安装

遮阳装置轨道固定件沿着预埋件进行测量定位，涉及的固定件要确保平整，施工中可以借助红外激光仪器进行测量，确保固定件的平整度、借助垫块微调的方式调整平整度。应用直径为30毫米的镀锌钢作为轨道，需要将镀锌钢沿轨道固定件进行设置，借助铝热焊的方式对轨道进行焊接。在焊接施工之前，需要再次复核固定件的平整度，确保平整度符合标准要求的情况下在进行焊接施工。

3.2.2齿条固定件安装

齿条固定件需要设置在轨道固定件的外侧，借助螺栓紧固件机械连接的方式在固定桩上固定齿条，同时借助膨胀螺栓在混凝土成台上固定槽钢固定桩。为不影响齿条精度，需要保证固定装的刚度稳定。齿条固定在齿条固定件上，并且齿面朝下，以此避免灰尘、杂质通过润滑油的黏附性堆积于齿间，造成齿轮齿条的啮合传动失效。

3.3这样装置中轴柱与骨架施工

3.3.1中轴安装

中轴安装之前，需要在中轴基础的预埋钢板上将中轴主和边柱的定位点标注出来，在此基础上通过预埋件安装中轴主，并保证中轴主的固定效果。安装完成后，要对中心柱的尺寸位置进行复测，确保其符合设计要求。通过复测之后，按照同样的方式安装固定2根边柱。借助钢管将中轴主与2个边柱分别焊接在一起，形成三角固定，进一步强化固定效果。

3.3.2推力轴承安装

遮阳棚骨架、推力轴承以及轴承的连接件需要安装在中轴柱的上端，安装完成后，对连接件绕中轴柱旋转运动情况进行测试，保证其旋转运动效果。

3.3.3骨架的制作与安装

在施工现场制作骨架，借助吊车将材料吊运至建筑物天面位置，然后现场制作骨架。为保证2个遮阳棚之间的防雨防风效果，安装过程中在2个遮阳棚骨架交接处焊接1条不锈钢折边，并从顶角处一致延伸至弧边位置，同时为了减缓碰撞，还在折边碰触位置加贴了橡胶条，借助橡胶条来减缓碰撞。

3.4遮阳装置电机安装

驱动步进电机安装在朱驱动系统遮阳棚的弧边外侧，电机通过传动机构最终经由弧形平台上的齿条完成齿轮齿条啮合，借助啮合传动，能够更好地保证遮阳装置的控制效果，同时也有助于提升控制精度，实现对遮阳棚开合度的精准控制。为了避免啮合传动机构以及驱动机构不会受到降雨的影响，在遮阳棚弧形边和侧边设置了防雨条，借助防雨条可以对驱动机构以及啮合传动机构起到有效的保护作用，避免其被雨水打湿。

3.5遮阳装置膜布安装

应用落实以及专用铝型材在骨架上安装膜布，膜布安装要保证膜布的平整度，但要避免对膜布造成损坏。膜布宽幅1.5米，从弧边位置开始铺设，从固定端拉平至另一端，拉紧后固定。膜布拼接过程中，保证搭接长度不小于5厘米。在大片遮阳棚侧边用膜布进行封边处理，通过这种方式保证侧边防风防雨的效果。

3.6遮阳装置智能控制系统设计

将光照、温度、湿度传感器设置在遮阳棚附近位置，借助这些传感器收集天气状况数据，并上传至数据分析中心，通过数据分析中心的分析，界定是否驱动步进电机完成遮阳棚的开闭状态。在此基础上，又在控制中心假装WIFI无线收发模块，这样一来便可以直接通过智能手机查看遮阳棚的启闭状态，同时也能借助手机进行操控。而在智能控制模式下，传感器可以采集天气状况数据，再由数据处理中心对相关数据进行比较分析，在天气数据信息超过设定控制阈值的情况下，便会发送驱动信号，在接收到驱动信号后，步进电机便会按照驱动信号要求打开遮阳棚或者关闭遮阳棚，进而实现对遮阳棚智能控制的目的。

结束语：

穹顶或平屋楼镂空结构是重要的建筑物顶部结构，再这样的建筑物顶部结构上设置智能扇形活动遮阳装置，可以在保证遮风挡雨效果的同时提升建筑物采光效果。智能扇形活动遮阳装置的应用，进一步强化了建筑的功能性与智能化应用水平，可以更好地保障建筑物的遮阳、采光以及通风效果，有着较高的推广应用价值。

参考文献：

[1]张华平，多功能智能扇形活动遮阳装置施工技术.广东省，广州市第三建筑工程有限公司，2020-08-26.

[2]吴基.建筑垂直活动外遮阳装置对室内自然通风影响的数值分析[J].广州建筑,2019,42(03):14-17.

[3]赵书杰.新型水平百叶活动建筑外遮阳装置的研究[J].建筑技术,2018,43(03):274-275.