2.1 建筑遮阳格栅

建筑遮阳种类丰富、形式多样，而采取“格栅”样式构建而成的产品，更是占据其中的绝大部分。在现行国家标准《建筑遮阳通用要求》(JG/T 274)中，对建筑遮阳格栅(花格)的定义为：安设在建筑物外表面，呈间隔条状或花饰状，用于遮挡太阳光的产品。该类遮阳产品如果扩展开来，宜定义为：采用固定方式或简单支撑方式安装在建筑物外表面上，由金属、玻璃、天然石材、陶土、木塑、混凝土等材料制成，呈现为杆件、叶片、丝网、花格状形态的，用以遮挡太阳光的构件式遮阳产品。

外遮阳格栅将遮阳材料或其支撑体系放在建筑的室外一侧，在遮挡强光线的同时又能通过遮阳材料对热量进行吸收与反射，起到很好的节能作用。针对建筑格栅产品与建筑物相对方向与位置不同，其基本形式又可分为1.水平式、2.垂直式、3.综合网格式、4.挡板式、5.百叶式，如图1所示;根据其工作方式，建筑外遮阳格栅可以分为固定遮阳格栅和活动遮阳格栅。以下将举例阐述各自的特点。

2.1.1 固定遮阳格栅

固定遮阳格栅指在设计和建造过程中专门设置的格栅式遮阳构件。固定遮阳格栅构建方式较为简单、系统结构稳定、造价较低，适合大多数建筑物使用，但不可避免带来与采光、自然通风、冬季采暖、遮挡视野以及不可调节位置角度等矛盾。

由于经历了自上世纪70年代的两次能源危机，大多数发达国家均投入大量资源进行节能研究，建筑遮阳技术也取得长足的发展。建筑遮阳格栅作为遮阳产品主要的构造形式之一，其技术进步也十分显著。随着中国的经济起飞，这些技术也被积极引入了中国建筑市场。对比传统的建筑室外格栅，现代遮阳格栅突出特点有：

(1)、材料与生产工艺的革新与进步。

在传统的天然木材、石材、混凝土的使用上，其加工及安装施工工艺更趋向于精细化与灵活多变。而在当今，由于现代建筑更为追求简洁、流畅线条及科技感，更为流行的固定格栅应用材料当数金属。轻质的铝合金材料可制造成各种型材，构建成各种室外遮阳格栅产品、百叶。除此之外，低碳钢、不锈钢、各种合金材料由于其锻造、切割、开孔等冷加工工艺的发展，特别是电脑数控加工技术的突飞猛进，使得金属格栅构件无需像传统工艺一般大量依靠人工控制，其准确性也使得高精度构件的规模化生产成为可能。因此，各种金属材料被纷纷制成一些外形独特、艺术效果突出的建筑格栅产品。如图2、3、4、5所示。

此外，采用高性能的隔热和热反射玻璃制成的板状玻璃遮阳格栅，以及采用了光伏建筑一体化(BIPV)技术设计的遮阳产品(如图6)，使得遮阳材料的应用更趋于多样化。

(2)构造形式的多样化

我国建筑遮阳产品与发达国家相比，最明显的差距在于其构造、外观的设计，结构相对简单的固定遮阳格栅也不例外。在国内，仅有为数不多的建筑设计师将遮阳产品融入建筑设计之中，大多数的建筑都将遮阳产品作为一个补充。发达国家的建筑师，则将所有建筑外部构件纳入建筑物的整体设计中，更重视建筑物的整体艺术性、功能性的统一。国内的多数设计院，缺乏对建筑物外围护结构的专门设计，更多的做法是将建筑遮阳产品作为建筑物的装饰性附属设施，过于注重其功能或夸大其外观效果，忽略了节能设计真正的本质。

图7为国内某建筑外墙上的固定穿孔铝合金遮阳百叶产品，其本意是遮挡建筑物西晒的太阳光，但其设置的中部的金属加强支撑隔板，则显然是高估或没考虑到该百叶的最大跨度结构限制，而采取的加固措施，这使得建筑物立面的整体美感遭到破坏。

反观境外发达国家或地区，由于其建筑设计时间较为充裕，建筑师可以在建筑物外观效果、甚至于建筑细部构造上反复斟酌推敲，建筑物的遮阳或外部装饰构件因而能够和整体建筑风格融合，同时还加强了其外观艺术效果。如图8，9，10所示。

(3)、建筑遮阳格栅功能与应用的多样化

因为气候的多样性，使用环境的差异等各种因素，使得建筑物对格栅的功能需求不同，所以我们在选材、设计、使用中，必须与当地气候条件相结合，进行系统优化。有独特功能的格栅往往能使建筑物增值。

固定遮阳的应用主要在夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区，寒冷地区也会有少量安装。固定遮阳的设计要以太阳的运行轨迹来进行。为了夏季空调节能，遮阳装置应能够遮挡大部分的太阳直射阳光，而较少遮挡天空的散射光，同时最好能够有利于冬季的阳光入射。

水平遮阳适用于太阳高度角较高的建筑的南立面，夏季遮阳系数小，冬季遮阳系数大，但这在不同的城市有不同的效果，东西立面设置水平遮阳，需增大遮阳深度，影响建筑窗口的自然采光，自然通风和立面效果，所以不太合适。

当太阳角度较低时，且与垂直遮阳成一定投射角度时，垂直遮阳的效果较为明显，因此垂直遮阳比较适用于建筑的东西立面和华南区建筑的北立面，应用于东西立面时应调整垂直板的角度。如西向采用斜向45度的垂直遮阳，夏季遮阳系数基本一致，冬季遮阳系数则可以比较小，有利于冬季获得阳光照射。

垂直遮阳较适合和水平遮阳一起使用，构成综合遮阳，尤其适用建筑的南立面。但由于窗口周边设置遮阳构件较多，会在一定程度上影响外窗的自然通风效果。综合遮阳是水平遮阳和垂直遮阳的组合。综合遮阳的遮阳系数最小，且适应于各个朝向。

关于建筑遮阳产品的各项技术要求及性能指标、计算方法，在《建筑遮阳通用要求》(JG/T 274)、《建筑遮阳工程技术规范》(JGJ 237)等国家规范或标准中已有明确的规定，在此不再赘述。

2.1.2 活动遮阳格栅

针对固定遮阳格栅不能自由调节的弊端，近年来人们开发出不同类型的可活动的建筑遮阳装置，并配以智能化的控制系统，实现了其对太阳光入射角度、方位的控制。目前，国际上公认的有效的活动遮阳格栅装置，是针对建筑物室外用遮阳百叶的控制。较成熟的活动遮阳百叶产品，应达到以下技术目的：

1)、随着所在区域阳光入射角度不同，按不同季节、不同时段进行遮挡光线的控制。

2)、通过实时的对入射光线及室内光照度的检测拉力控制遮阳板的收起、展开及翻转，并控制遮阳角度，使得室内处于最佳的遮阳效果及舒适的光照环境。

2.2 建筑围护格栅

围护功能是大多数建筑格栅的主要功能之一。如前文所述，随着材料技术的日新月异的发展，许多拥有轻盈结构、精致细节的建筑围护格栅也层出不穷。建筑围护格栅一般以固定格栅的形式附着安装于建筑物的室外部位。而在当今的建设工程项目中，围护结构外装饰类都可归结到幕墙范畴。故此在实际项目中，把常见的建筑围护格栅视为幕墙工程的一部分，其技术则参照相应的幕墙技术标准执行。

而实际上，许多建筑围护的格栅类产品，通常都会干脆直接标识为幕墙，并集成了遮阳、通风、装饰、甚至于防盗等多种功能。图12、13为国外某种利用铝合金板材制成的条形(格栅)幕墙产品。根据其厂家提供的技术手册，该产品是一种集装饰性与功能性为一体的户外建筑产品。建筑师可灵活运用其流畅的线条、多样化的造型，设计出体现出简约有序，具备现代美学的建筑，其优点有以下几点：

1)、采用成熟的系统及制作工艺，满足不同建筑围护及装饰的需要,迎合节能环保的趋势;

2)、独特的加强系统,可用于超高层楼宇的外立面装饰;

3)、表面涂层具有极佳耐刮划、耐侯、防腐防潮、抗紫外线等性能;

4)、优良的加工性,可根据客户要求进行切割、起弧,满足各种设计创意，

安装维护简便灵活,降低相关成本;

5)、根据建筑师不同的需求，其设计样式在板型、接缝、颜色、安装上有丰富的选择;

3)、针对室外用遮阳百叶进行有效的随动控制系统，并实现视觉舒适的最优化控制。

图11为带有光感自动控制系统的智能光电百叶格栅，可自动根据太阳的入射角度转动，使得百叶上的光电板可最长时间保持最佳的受光面积。该类产品集成了遮阳与自动控制的技术，是现代建筑及机电技术融合的典范。

此外，建筑围护格栅可能还应用于某些开放性的建筑部位，如阳台、上人屋顶、露台等，取代一般护栏，起到保护的作用。图14，15为某铝合金围护格栅产品。

无论何种材质的建筑室外格栅，其作为一般建筑外围护结构时，物理性能都应包含以下方面：

1)抗风压性能;

2)平面内变形性能和抗震要求;

3)抗冲击性能;

3 建筑格栅的主要材料

3.1 钢(不锈钢)格栅

钢(不锈钢)材料应用在建筑格栅上，已经有较长的历史，但人们印象中的建筑装饰钢格栅，通常设计为采用横竖钢龙骨形成较为粗大、笨重的条格状构架，或者以防护钢管、钢丝网的形式存在。制作、施工工艺也大多依靠现场切割加工、焊接或螺栓拼接固定为主，现场作业量大，效率较低。但现代制造技术的进步，诸如基于电脑数控技术的打孔、冲压、弯曲、切割工艺的应用，使得许多以前难以实现的高精度构件、配合尺寸得以实现。其表面处理方式也由简单的表面涂漆、镀锌或防锈等，进化到可实现表面均匀颜色、光泽的电镀电泳、喷漆喷塑、抛光等;甚至实现了可产生精致纹理的激光蚀刻工艺。一些发达国家的供应商，已经可根据建筑师的设计而精确定制出其需要的钢格栅，在某种程度上也满足了建筑装饰的需要。如图19、20、21所示。

4)部分产品还包括水密性能及气密性能。

2.3 建筑装饰格栅

建筑室外格栅可以作为一种活跃的建筑元素或装饰手段，其装饰外观效果也因材料外观、构造形式而变化无穷。设计中不但要把握好建筑外立面的整体效果，还应充分考虑室内的视觉效果及使用要求。在外立面上，建筑师通常关注建筑造型的大效果，比例尺度等;而在内立面则更重视室内的视觉感受、和通风、采光、视野、景观等需求。经过优秀设计的建筑室外格栅能与建筑融为一体，不但能满足基本功能需求，还能创造出独特的建筑艺术造型及室内光影、空间效果。

根据一般的工程经验，建筑室外用格栅构件采用的钢材，宜优先采用Q345或Q435。钢材受力构件最小壁厚不应小于1.0mm，非受力构件最小壁厚不应小于0.8mm。钢管的机械性能应符合GB/T13793的规定，钢板的机械性能应符合GB/T 12754的规定。采用钢(不锈钢)材料制作的建筑格栅，由于其材料强度高、牢固可靠、安装灵活等优点，还广泛应用于需要防盗、防撞击的建筑。

3.2 铝合金格栅

铝合金建筑格栅由于其材质更为轻盈、密度及硬度较小，但仍然可保证相当的强度，有比钢格栅更为优秀的综合性能，故此在许多现代建筑中，已经取代钢格栅。钢格栅的大部分加工制作及表面处理的工艺及方法，铝合金材料都可以轻易实现，且比钢材更容易实现高精度的加工。

图22,23为目前比较典型的铝合金建筑格栅种类，图22中的铝合金型材格栅，通常采用铝合金型材方管，通过连接件、螺栓等配件与建筑物主体结构之间连接固定，格栅横龙骨与树龙骨之间通过螺钉或螺栓连接，形成一个铰接结构体系。而图23为穿孔铝板作为外围护结构的格栅墙面。通常穿孔铝板背部还安装有钢或铝龙骨，以此作为其主要受力构件，再与建筑结构相连。

除一般的工程技术规范规定，建筑室外用格栅构件采用的铝合金带材的机械性能还应符合GB 5237.1、YS/T621的规定，化学性能应符合GB/T3190的规定;采用的铝合金板材的机械性能应符合GB/T3880和GB/T3194的规定。铝合金构件基材的最小厚度见表2。

3.3 木格栅

天然木材不论在国内或国外都被认为是一种传统的建筑格栅材料，在我国更拥有悠久的历史。过去，人们对木材的认识是：木材容易遭受水体的浸湿，且容易腐朽，木材容易遭受虫蚁的蛀蚀，木材容易降低结构强度，木材容易着火产生危险的火灾等等。而如今，采用现代技术加工制作的木材，配合多项技术构造措施之后，则可以较好地避免或者克服上述种种缺陷。经过现代工艺处理的天然木材，属于天然无污染的产品，是人们愿意使用的一种比较亲近的家用材料。使用木材制成的建筑格栅，与使用金属，或者是使用天然石材等材料相比，有着以下一些优点：

1)、天然木格栅产品可实现工厂化生产，容易现场机械化施工，效率高，建造工期短，无建造现场湿作业;产品质量轻，抗震性能好，配套防火、保温、隔热、吸音、隔声等多项技术措施以后，现代木格栅产品还符合节能环保的建筑潮流。

2)、使用寿命长：据了解，欧美国家已有百年历史的木屋随处可见。许多发达国家对木结构建筑有一套严格的标准、规范体系保证，即便是作为处于户外建筑材料，木材也是一种非常稳定、寿命长、耐久性强的材料。

3)、设计风格多样化：拥有布局和装饰的灵活性。现代木结构格栅不仅适用种类繁多的外部建筑风格，而且在布局和装饰方面提供了相当程度的自由，可以充分发挥设计师的想象力和满足消费者的个性需求。

天然木材属于各向异性材料，未经过特殊构造处理，容易变形，由于木材纤维纹理方向的不同，其各方向的力学性能指标也不一样。采用现代技术和措施，经过深加工，可以尽量避免这些缺陷，将木材加工成性能稳定的构件材料。“集成木材-Laminated timber”，也有的叫“胶合层积材”，或者叫“胶合木-GluLam”。其制作原理大致如下：将经过处理的木材构件，按纤维纹理方向的不同，交错搭配，使用低毒性的粘合剂，经过高压处理，可以加工成所谓的集成木材构件。

我国的天然木材格栅，在材质上应参照相关标准及规范，遵从以下技术要点及参数：

1)活结

室外用格栅使用的天然木材叶片上的直条纹理至少应至少达到叶片长度的3/4。帘式百叶的叶片不允许有死节，透纹理的装饰材料的活节应符合表3要求，不透纹理的装饰材料，应符合表4要求。

2)、木材处理

a、木材的防腐性能应达到《防腐木材的使用分类和要求》LY/T 1636的规定;

b、不能防止真菌侵蚀并在潮湿环境中(与高蓄水材料即砖石或混凝土接触)使用的木材应用杀菌剂进行处理。

3)、木格栅的物理性能应符合以下要求：

a、百叶交付时木材和集成材的含水率应在7%至当地的平衡含水率之间。当环境湿度变化1%时，与纹理垂直的方向的线性收缩不得超过0.3%;

b、木材表面的漆膜附着力应按GB/T4893.4的方法进行测试，漆膜附着力不低于2级。

3.4 天然石材格栅

天然石材较少作为建筑格栅使用，但石材幕墙早已是一种耳熟能详的建筑围护结构。所以，石材格栅的各项性能及技术要求，建议均可参照《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133)。

石材格栅的面板性能应满足建筑物所在地的地理、气候、环境及格栅的功能要求，除此之外，需符合以下规范要求：

1)、石材宜采用花岗岩、可选用大理石、石灰石、石英砂岩等，并符合GB/T18601、GB/T 19766、GB/T 23452、GB/T 23453的规定。

2)、格栅选用的石材的反射性应符合GB/T 6566中A级、B级和C级的要求。

1)、弯曲强度标准值小于8.0 Mpa的石材面板，应采取附加构造措施保证面板的可靠性;

2)、在严寒和寒冷地区，石材面板的抗冻系数不应小于0.8;

3)、石材表面宜进行防护处理，对于处在大气污染较严重或处在酸雨环境下的石材面板，应根据污染物的种类和污染程度及石材的矿物化学性质、物理性质选用适当的防护产品对石材进行保护。

3.5 人造材料格栅

人造板材格栅用板材、条材，可根据建筑设计要求选用瓷板、微晶玻璃、和陶板(或陶棍百叶)，并符合《建筑幕墙用瓷板》(JG/T 217)、《建筑装饰用微晶玻璃》(JG/T 872)、《建筑装饰用微晶玻璃》(JG/T 324)的要求。人造板材指标还需符合一系列物理性能的指标，如表6所示：

根据实际的工程经验及相关规范，石材格栅的在技术上还需符合表5和列于其后几点的要求：

我们以陶板(陶棍)格栅为例，简要介绍人造材料格栅。

现代建筑陶板兴起于上世纪八十年代的欧洲。从形式上看，它回归了传统，使用粘土为原料，经过现代工艺制作而成，具有外观古朴、自然等外观艺术效果。作为外围护结构的材料，陶土构件开始大量使用在公建设施如商业大楼、办公楼、学校、车站、博物馆等。受自然陶土产地所限，且烧制时难以保证其火候或绝对时间、温度等，因此要每块陶板(陶棍)绝对无色差，是不现实的，但通过现代制造工艺及技术的严格控制，可以将色差的影响减到最小。陶板(陶棍)制作的幕墙、格栅系统，已有较为成熟的技术体系，部分产品已经通过了有国内外严格的抗震检测及抗风压检测，并成功应用到一系列的大型建设项目中。图29、30为陶棍格栅的工程实例。

22

陶棍格栅一般以挤压铝型材或钢型材作为其竖向支撑龙骨，与不锈钢或者铝合金配件支座共同安装。其系统一般设计留有一定的调节余量，以消除安装时产生的公差。除陶棍支座与龙骨、龙骨与主体结构之间外，陶棍构件与其他格栅系统构配件之间均不宜采用螺栓或螺钉连接，而应采用铝、不锈钢套芯或扣件进行非破坏性连接。这可以保证陶土构件的无应力安装。如图31为国产陶棍格栅(百叶)的构造图，图32则为国外产品节点组装示意图。

4 格栅与建筑的一体化设计原则

如前文所述，目前国内很多遮阳格栅产品并未与建筑设计有效整合，导致室外建筑构件与整体建筑风格得不到统一，建筑的艺术性、功能性均被降低。笔者认为，格栅设计应符合建筑与室外格栅一体化的设计原则，这包括以下几点原则：

4.1 适应环境要求的设计原则。

这里的“环境”应包含宏观环境与微观环境两个层面。其中宏观环境是指建筑物所处的地理位置、方位朝向及气候、日照时间、周边建筑等大环境的影响。微观环境则指格栅产品本身所处建筑物的位置、应发挥的主要功能及需要体现的建筑风格等。

4.2 格栅产品的系统化、标准化设计原则。

国内建筑格栅产品功能较为单一，除部分遮阳产品外，大多数都还没形成系统化、集成化的设计思想及生产方式。特别是针对一些常规的装饰用格栅，也没有标准化的产品体系，许多材料及配件只能定制生产，重复利用率低。而国内建筑格栅产品的各种构配件，通常都采取购买现成配件的方式现场加工及安装，没有统一设计及严格的质量管控标准，更谈不上实现规模化的效益。无标准化技术的格栅产品，不但无益于建筑功能、装饰技艺方面的创新，还可能会造成结构安全隐患。

4.3 艺术性与功能性相结合的设计原则。

现代建筑设计中，实现建筑的技术美感与形象艺术美的结合，是被当今大众所喜闻乐见的建筑表现形式。在功能上，许多带复合功能的智能化产品已经出现，它可以拥有诸如光伏发电、保温控光，防盗防噪音等先进功能，并与建筑幕墙产品、金属屋面产品或采光天窗等外围护结构进一步融合，实现了集成化的设计及制造。发达国家一些优秀的建筑室外格栅设计，除了赋予其产品必要的功能性外，还可以体现出其优美的结构形式、和谐的比例尺度、精美的节点、丰富的构造层次及光影效果。

4.4 可持续性发展的设计原则。

当代的可持续建筑设计集合了严谨的工程、材料科学、计算机科学以及生态学等，是各种科学与技术的综合体。许多国内外建筑设计师在创造适合居住环境、生态气候的同时，也在进行技术创新，特别是在节能、节材方面，具体设计可参考以下几点：

1)、考虑周围环境如热、光、水、视线、风向等因素的影响。

2)、格栅布置与周边的建筑主体、外部其他构配件、甚至于绿化体系形成网络化关系。

3)、充分应用节材、节地、节能的生产及建造方式。

4)、使用耐久性强、易于回收再利用的材料;提倡使用经过对环境无害处理的再生材料。

5)、提倡工厂化、规模化生产，减少现场作业量，提高材料使用率及劳动生产率。

6)、设计便于保养、维修、更新的建筑格栅产品。

5 结语

室外格栅是建筑中使用广泛的一种建筑外围护、装饰形式，采用大面积格栅元素不但是现代建筑的表现线条感、流畅形态一种外观表现方式，同时还部分兼具了遮阳、防护、隔音等功能。但在早期，随着建筑市场粗放式的急速增长及扩张，国内建设工程中的建筑格栅产品未经过系统性的设计，其功能、装饰及结构的各项性能指标均未规范化，导致材料浪费居高不下，系统综合性能低下。如何正视这一问题，规范并提高建筑室外格栅系统的设计、生产、建造技术，切实做到产品的性能达标、结构安全，是整个建筑格栅产业面临的重大考验。

在本文撰写期间，有关行业的专家与作者正共同编制《建筑室外用格栅通用技术要求》这一国家规范。本文通过对常见建筑格栅形式的分类、功能、材料性能及相关设计技术、制造工艺的介绍，对如何结合工程实际，因地制宜的采用新技术、新材料展开讨论;希望对建筑室外格栅的标准制定，以及产品设计、生产及施工起到借鉴的作用。

作者：黄庆文 梁少宁

来源：年会论文集

立足协会 服务行业

400-60-54100返回搜狐，查看更多