一种适用于大型公共建筑的双层生态建筑表皮

摘要

本发明公开了一种建筑表皮，包括主体框架，用于支撑内层幕墙和挂板幕墙；内层幕墙，设置于所述主体框架外侧，包括设置于不透光部位的三明治保温一体板，和设置于透光部位的玻璃；挂板幕墙，设置于所述内层幕墙外侧，包括面板和挂板框架，所述面板设置在所述挂板框架上，所述挂板框架连接到所述主体框架上；以及连接部件，用于将所述玻璃幕墙和所述挂板幕墙连接到所述主体框架上。本发明的建筑表皮可以加强建筑的适应能力，从而更好的满足气候条件的要求，具有舒适、耐久、安全等优势，同时由于面板的不同翻转角度，会呈现的千姿百态的美学观感，体现出一种“流动”的特征。

说明书

技术领域

本发明属于节能环保领域，具体涉及一种适用于大型公共建筑的双层生态建筑表皮。

背景技术

建筑表皮设计应充分考虑建筑物外墙材料、墙面热阻、比热容、颜色、外门窗和遮光条件，确定表皮的类型和形式。传统的建筑表皮往往只能满足建筑完成基本的通风、采光需求，对建筑节能和环保的考虑较为薄弱。比如常用的百叶窗的方式，只能根据外部的太阳光照情况，进行水平方向的翻转，因此，只能实现基本的遮挡过强的太阳光线的需求，对通风、美观方面的需求不强。在需要遮挡上午或下午太阳高度角较小的太阳光照时，势必要完全关闭百叶窗，会导致通风减少、室内亮度降低的问题，则需要通过室内的通风设备及灯具进行补充，从而加大能耗，无法实现节能、环保、美观等需求。

将数字技术和工具应用于建筑表皮构造设计时，可以对建筑物的节能设计进行有效的计算和模拟，但问题是大多数的节能设计都是通过各种数值和指标进行简单的评价，成为一种“回顾性”的检查，使表皮对不同的风、光环境的响应不积极。

因此，本领域技术人员致力于开发一种能与环境形成积极互动、环保节能且美观的建筑表皮。

发明内容

有鉴于现有技术中的建筑表皮不能与环境形成积极互动，且可能存在较多曲面表皮面板，使得生产及施工不便，本发明提供了一种节能环保的建筑表皮。本发明也可以只解决上述问题中的一种或几种。

本发明的一个方面提供了一种建筑表皮。在一个具体实施方式中，该建筑表皮包括：

主体框架，用于支撑内层幕墙和挂板幕墙；

内层幕墙，设置于主体框架外侧，包括设置于不透光部位的三明治保温一体板，和设置于透光部位的玻璃；

挂板幕墙，设置于内层幕墙外侧，包括面板和挂板框架，面板设置在挂板框架上，挂板框架连接到主体框架上；

以及

连接部件，用于将玻璃幕墙和挂板幕墙连接到主体框架上。

可选地，面板为平板，面板为铝板；可选地，面板靠近玻璃幕墙的一侧设置有防水透气层、保温层、龙骨、隔音层、室内装饰吸音面层中的一种或多种；和/或面板远离玻璃幕墙的一侧设置有纳米技术防尘自洁涂层。

进一步地，挂板幕墙中的至少一部分面板能翻转，并根据需要翻转不同的角度。

可选地，面板能绕其对角线翻转0°～90°。

进一步地，面板与整体建筑表皮之间的相对角度保持恒定，通过调整叠加阶差高度，形成建筑表皮的空间曲面形态；和/或通过面板旋转形成建筑表皮的空间曲面形态。

进一步地，连接部件包括第一连接杆组件，用于固定面板且能使面板形成固定角度翻转，包括：

第一连接杆件，第一连接杆件的第一端焊接至主体框架上；

三个连接爪件，设置在第一连接杆件的第二端附近，包括：第一连接爪件、第二连接爪件和第三连接爪件，间隔一定距离设置；第一连接爪件和第三连接爪件为自第一连接杆件向外延伸的单条杆，第二连接爪件为自第一连接杆件向外延伸的相对的两条条杆；以及

第一连接件，设置在连接爪件远离连接杆件的端部，用于和面板进行固定连接。

进一步地，连接部件包括第二连接杆组件，用于固定面板且能使面板翻转不同的角度，包括：

第二连接杆件，第二连接杆件的第一端焊接至主体框架上；

连接头，安装在第二连接杆件的第二端上，包括自第二连接杆件向外延伸的相对的两个侧翼，通过两个侧翼与面板固定连接。

进一步地，面板靠近内层幕墙的一侧的对角线上设置有连接杆，连接杆上设置有两个耳板；两个耳板和两个侧翼连接；耳板为铰接节点，能够自由调整角度。

进一步地，主体框架由一组正方形正交网格构成。

进一步地，主体框架的正方形正交网格的至少一个对角线方向设置有斜杆，以增加主体框架的强度和刚度。

可选地，建筑表皮还包括控制系统，控制系统包括：

传感器，用于检测外部环境的变化；

控制器，根据传感器检测到的外部环境的变化，控制面板的翻转角度。

可选地，主体框架为钢结构框架，正方形正交网格的边长为3米。可选地，玻璃幕墙与主体框架之间的距离为250毫米；挂板幕墙与主体框架之间的距离为1000毫米。

可选地，面板为铝板。可选地，面板的颜色为银白色。可选地，面板为阳极氧化铝板，该面板抗污性强，易于清洗，还不容易发生腐蚀斑驳。

本发明的建筑表皮不只是对建筑表皮的一种优化，同时它还可以加强建筑的适应能力，从而更好的满足气候条件的要求，打造出具有舒适、耐久、安全等特色的建筑类型，同时在其动态过程中会呈现的千姿百态的美学观感，体现出一种“流动”的特征。具体地，具有如下优势：

1)玻璃幕墙与挂板幕墙之间形成幕墙腔体，双层表皮的构造能够形成复合结构或空气间层，可以适宜调节室内的通风效果，另外，空气间层本身作为缓冲空间加强了建筑表皮的保温隔热作用。

1)建筑表皮包括挂板幕墙，挂板幕墙由面板单元构成，在一些具体实施方式中，面板为铝板，能在建筑物外侧形成一个能量界面，达到节能的效果。建筑表皮的面板单元中的面板可以根据外部环境的变化，实现不同角度的翻转。通过算法控制，在控制系统、程序语言等控制下，依据太阳光线强度和室内通风状况实现一定的自主调节开关，形成适应环境的表皮系统。

建筑表皮不同位置的面板，可以根据不同位置外部环境的差异，实现不同的翻转角度，做到对外部环境的自适应，如既能自适应外部光照环境变化，又能实现有效的通风控制，环保节能。由于上述不同位置的不同翻转角度，使得整体挂板幕墙呈现出灵动的动态变化，增加了建筑表皮的美观性和动态性。

2)在一些具体实施方式中，面板以一个对角线的两个顶角进行固定，并沿该对角线进行翻转。面板另两个不进行固定的顶角中的一个或两个可以进行角度倒转，使得面板呈鱼鳞状，在面板翻转成不同角度时，整体建筑表皮更美观。

3)在一些具体实施方式中，面板采用阳极氧化铝板，易于清洗，还不容易发生腐蚀斑驳。在一些具体实施方式中，面板靠近玻璃幕墙的一侧设置有防水透气层、保温层、龙骨、隔音层、室内装饰吸音面层中的一种或多种，能进一步加强建筑表皮对建筑物的冬季保温效果以及提高通气效果。面板远离玻璃幕墙的一侧设置有纳米技术防尘自洁涂层，可以应对多尘的外部环境。

4)在一些具体实施方式中，建筑表皮的主体框架为正方形正交网格，且网格的一个对角线上设置有斜杆，将主体框架优化为合理的三角形单元，增加了主体框架对玻璃幕墙和挂板幕墙的支撑性能。

5)本发明具体实施方式中的节能环保的双层生态建筑表皮适用于大型公共建筑的。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的建筑表皮的爆炸图和组装后的立体视图。

图2是本发明的一个实施例的建筑表皮的从另一个方向的立体视图。

图3是本发明的一个实施例中的第一连接杆组件的立体示意图。

图4是本发明的一个实施例的建筑表皮从后方观察的视图。

图5是图4中的建筑表皮从前方观察的视图。

图6是本发明的一个实施例中的面板的背部视图。

图7是本发明的一个实施例中的第二连接杆组件的立体示意图。

图8是本发明的一个实施例中的建筑表皮从后方观察的视图。

图9是本发明的一个实施例中的建筑表皮的空间曲面形态示意图。

图10是本发明的一个实施例中的建筑表皮的空间曲面形态形成的方式示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明作进一步地说明，应理解这些实施例仅作为例证的目的，不用于限制本发明的保护范围。

“水平”是指与水平面平行；“垂直”是指垂直于水平面。

“外侧”是指远离建筑物的一侧；“内侧”是指靠近建筑物的一侧。

“连接”可以指两个部件直接连接，也可以只两个部件之间通过第三部件间接连接。

实施例1

如图1和图2所示的建筑表皮，包括主体框架10、玻璃幕墙20、挂板幕墙30、以及连接部件40。

主体框架10为钢结构框架，由钢材水平及垂直正交形成正方形正交网格状构造。在一个可选的实施例中，正方形正交网格的一个对角线上设置有斜杆11，以增加主体框架的强度和刚度。主体框架10中的多个斜杆11设置方向一致。

玻璃幕墙20设置在主体框架10外侧，可以与主体框架10之间有一定的距离，或者直接固定在主体框架10外侧，与主体框架10之间没有间隔距离。玻璃幕墙20为框架式，由玻璃幕墙框架与玻璃构成。玻璃幕墙框架呈正方形正交网格状构造，其中每一个正方形正交网格上设置一块玻璃。玻璃幕墙框架的4个正方形正交网格对应一个主体框架的正方形正交网格。

挂板幕墙30设置在玻璃幕墙20外侧，与玻璃幕墙20之间存在一定的间隔距离，该间隔距离使得挂板幕墙30中的面板翻转至一定角度时，不会接触玻璃幕墙20。可选地，当面板翻转90°时也不会接触玻璃幕墙20。挂板幕墙30包括面板单元31和挂板框架32。挂板框架32可以为钢框或铝合金框，可以形成正方形网格状的钢框或铝合金框，或者由垂直的钢材或铝合金管材与45°斜向设置的钢材或铝合金管材构成。面板单元31包括正方形的面板311。

在一个实施方式中，面板311一个对角线上的两个顶角连接至挂板框架32上，该对角线为面板311翻转的轴线。4块面板311对应一个主体框架10的正方形正交网格。

在一个可选的实施例中，面板311是在正方形的基础上，将一个可以自由转动的顶角截去，形成的一个多边形构造。

在一个可选的实施例中，面板311为阳极氧化铝板。在一个可选的实施例中，面板311靠近玻璃幕墙20的一侧设置有防水透气层、保温层、龙骨、隔音层、室内装饰吸音面层中的一种或多种，使得面板具有防水透气、保温、坚固、隔音等功能中的一种或多种。在一个可选的实施例中，面板311远离玻璃幕墙20的一侧设置有纳米技术防尘自洁涂层，以应对多尘的环境。

挂板幕墙30和玻璃幕墙20通过连接部件40固定到主体框架10上。连接部件40与挂板幕墙30、玻璃幕墙20和主体框架10垂直，并且使得一个主体框架10正方形正交网格对应玻璃幕墙框架的4个正方形正交网格以及4个面板311。

在一个可选的实施例中，主体框架10的一个正方形正交网格的边长为3米；玻璃幕墙20与主体框架10之间的距离为250毫米；挂板幕墙30与主体框架10之间的距离为1000毫米。

在一个可选的实施例中，玻璃幕墙传热系数K≤1.9，玻璃幕墙遮阳系数0.47。

在一个可选的实施方式中，建筑表皮还包括控制系统，控制系统包括设置在至少一个面板311上的传感器，用于检测外部环境的变化；以及设置在建筑物中，和传感器通讯的控制器，控制器根据传感器检测到的外部环境的变化，调整至少一部分面板的翻转角度，从而实现遮光、调节光照强度、通风等目的。。

如上所述的建筑表皮，使得建筑物被连续的铝制面板包裹，形成了节能的界面。不透明部分采用鱼鳞状的铝板，透明部分根据铝板的翻转角度满足不同的功能需求。

实施例2

建筑表皮，包括主体框架10、玻璃幕墙20、挂板幕墙30、以及连接部件40。其中，主体框架10、玻璃幕墙20的设置和实施例1中的一致，本实施例中不再赘述。

挂板幕墙30包括固定翻转角度的面板311和能翻转不同角度的面板311。连接部件40包括第一连接杆组件50和第二连接杆组件60。

对于固定翻转角度的面板311，在面板311的背面沿面板的边缘设置铝合金方管，在面板311的每个顶角处设置有圆形铝合金连接组件，用于和第一连接杆组件配合，实现面板311与第一连接杆组件的连接固定。

如图3所示，第一连接杆组件50包括第一连接杆件51，其第一端设置在主体框架10上，设置方式如焊接。第一连接杆组件50还包括和设置在第一连接杆件51的第二端附近的第一连接爪件52、第二连接爪件53和第三连接爪件54，间隔一定距离设置；第一连接爪件和第三连接爪件为自第一连接杆件向外延伸的单条杆，第二连接爪件为自第一连接杆件向外延伸的相对的两条条杆。从第一连接杆组件50的正面看，第一连接爪件52的条杆、第三连接爪件54的条杆基本垂直于第二连接爪件53的条杆。第一连接杆组件50还包括第一连接件55，设置在连接爪件远离连接杆件的端部，通过第一连接件55与面板311上的圆形铝合金连接组件的配合，将面板311安装只第一连接杆组件50上。具体地，4个条杆分别通过4个第一连接件55连接四块面板相邻的四个角，如图4中示意性示出。

固定翻转角度可以通过第一连接杆组件50上的第一连接爪件52和第三连接爪件54之间间隔的距离设定，比如可以将面板的固定角度设置为9.9°(如图5中示意性示出)。

对于能翻转不同角度的面板311，在面板311的背面设置铝合金龙骨312，铝合金龙骨312沿面板311的对角线设置，在铝合金龙骨的端部设置连接耳板，连接耳板可以嵌套安装在铝合金龙骨312端部。在面板311的背面还设置有铝合金副龙骨313，两根铝合金副龙骨313设置在面板313的两个角部，铝合金龙骨312用螺钉和两根铝合金副龙骨313连接。

在面板311的背面沿面板的边缘设置铝合金方管，在面板311的每个顶角处设置有圆形铝合金连接组件，用于和第一连接杆组件配合，实现面板311与第一连接杆组件的连接固定。

如图7所示，第二连接杆组件60包括第二连接杆件61，其第一端设置在主体框架10上，设置方式如焊接。第二连接杆组件60还包括和设置在第二连接杆件61的第二端附近的连接头62。连接头62包括自第二连接杆件向外延伸的相对的两个侧翼621，通过所述两个侧翼621与面板311固定连接。具体地，连接头62为使用螺栓嵌套固定在第二连接杆件61的第二端部。两个侧翼621和面板311的铝合金龙骨312端部设置的连接耳板相连(例如通过螺栓固定连接)，连接耳板为铰接节点，可自由调整角度，调整的角度比如可以在比如9.9°～90°之间(如图8中示意性示出)。

在一个可选的实施例中，面板311与整体建筑表皮之间的相对角度保持恒定，通过调整叠加阶差高度H值，形成建筑表皮的空间曲面形态(如图9、图10中示意性示出)；和/或通过面板旋转形成建筑表皮的空间曲面形态。