CN104847042B - 建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法 - Google Patents

Abstract

建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，属于环境景观生态学技术领域，由光鳞片（1）和基板（2）组成，其特征在于：所述的光鳞片（1）基部由光鳞片柄（4）固定在基板（2）上的光鳞片柄固孔（23）中，由光鳞片柄（4）、光鳞片基罩（5）、光鳞片体（6）、散光脊（8）、基板体（9）、增色膜（10）组成，近椭圆形，最长长度为10厘米，最长宽度为8厘米，厚度为0.2‑0.5厘米，等间距均匀排布在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块中央，左右间距为2‑5厘米，上下间距为2‑5厘米。该方法制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

Description

建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法

技术领域

本发明涉及一种建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，属于环境景观生态学技术领域。

背景技术

幕墙Curtain Wall，又名建筑幕墙，帷幕墙，是现代化建筑的经常使用的一种立面，一般由金属、玻璃、石材以及人造板材等材料构成，安装在建筑物的最外层，作用如墙体，美观、防风、防雨、节能等，幕墙不承受任何结构荷载，仅与结构板或柱连接承受自重和抵抗风压。幕墙的特征：幕墙是一个独立完整的整体结构系统；幕墙通常用在主体结构的外侧，一般都包覆在主体结构表面之上；幕墙相对主体结构在平面内有一定的微动能力。广泛用于各种建筑物的外墙，还应用于各种功能的建筑内墙，如通信机房、电视演播室、航空港机场、大车站、体育馆、博物馆、文化中心、大酒店、大型商场等。幕墙的发展趋势：从笨重性走向更轻型的板材和结构天然石材厚度25mm，新型材料最薄达到1mm；品种少逐步走向多类型的板材及更丰富的色彩目前有石材、陶瓷板、微晶玻璃、高压层板、水泥纤维丝板、玻璃、无机玻璃钢、陶土板、陶保板、金属板等近60种板材应用在外墙；更高的安全性能；更灵活方便快捷的施工技术；更高的防水性能，延长了幕墙的寿命从封闭式幕墙发展到开放式幕墙；环保节能目前欧美建筑市场比较常用的为金属装饰保温板，由经过彩色烤漆的铝锌合金雕花饰面、聚氨酯保温层、玻璃纤维布复合而成；兼顾装饰和保温节能功能，面漆10-15年无褪色，整体使用寿命可达45年。性能：抗风压变形，雨水渗漏水密性，空气渗透(气密性)，平面内变形抗震性，热工保温性，隔声，防雷，防火，环保，节能。优点：质量轻：在相同面积的比较下，玻璃幕墙的质量约为粉刷砖墙的1/10～1/12，是大理石、花岗岩饰面湿工法墙的1/15，是混凝土挂板的1/5～1/7。一般建筑，内、外墙的质量约为建筑物总重量的1/4～1/5。采用幕墙可大大的减轻建筑物的重量，从而减少基础工程费用。设计灵活：艺术效果好，建筑师可以根据自己的需求设计各种造型，可呈现不同颜色，与周围环境协调，配合光照等使建筑物与自然融为一体，让高楼建筑减少压迫感。抗震能力强：采用柔性设计，抗风抗震能力强，是高建筑的最优选择。系统化施工：系统化的施工更容易控制好工期，且耗时较短。现代化：可提高建筑新颖化、科技化，如光伏节能幕墙，双层通风道呼吸幕墙等与智能科技配套的设计。更新维修方便：由于是在建筑外围结构搭建，方便对其进行维修或者更新。幕墙从用途上可分为：建筑幕墙、构件式建筑幕墙、单元式幕墙、玻璃幕墙、石材幕墙、金属板幕墙、全玻幕墙、点支承玻璃幕墙等。玻璃幕墙按玻璃安装方式分为：全玻璃幕墙、玻璃砖幕墙、点接驳式玻璃幕墙；按玻璃类型分为：单片玻璃、胶合玻璃、中空玻璃。金属板幕墙：单片铝板、复合铝板、铝塑板、不锈钢板、钛合金板、彩钢板、铜片板已不用。非金属板玻璃除外幕墙：石材板、蜂巢复合板、千思板、陶瓷板、钙塑板、人造板、预铸造型水泥加工板。石材幕墙：组合幕墙、钢销式石材幕墙、短槽式石材幕墙、通槽式石材幕墙、背栓式石材幕墙、小单元式石材幕墙、湿贴式石材幕墙、蜂窝石材石材幕墙。在幕墙使用过程中，出现了以下几个问题，首先由于幕墙反光，造成建筑物周围的环境光污染，给环境造成了较大的影响；其次，由于幕墙的密闭隔离，使得建筑外体受水滞影响严重，降低了建筑物的寿命；再次，永久后不能自动清洁，而人工清洁特别是较高的建筑较为危险；最后，幕墙的美观性能较低，多数颜色单一，艺术效果较差，如果加上电控液晶的话，虽然能达到预期的效果，但是造价较为昂贵。因此如何研究出一种能够散光、减轻光污染，通风透气，能够自动清洁，艺术效果好、造价低廉的建筑物幕墙外表艺术设计方法成为急需解决的一大难题，所以发明一种建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法是必要的。

发明内容

为了克服传统幕墙反光造成光污染、不通风透气、造价昂贵、艺术效果不佳的难题，本发明提供了建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，该种建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法利用在幕墙本体表面增设仿生蝴蝶鳞片制成的规则排列的光鳞片，光鳞片表面的散光脊将照射到幕墙表面的光由反射转为散射，能够降低光污染，同时散光脊纵向的凹槽可以引导雨水下流，达到用雨水自动清洁的目的；光鳞片下的基板上对应光鳞片设置有基板通气孔，加上光鳞片柄上下两层不同材质制成的上压板体和下压板体，由于热胀冷缩的程度不同，在阳光和外界温度的作用下，将光鳞片推开或拉回，从而控制基板通气孔的开合，达到通风透气的目的；增色膜是不同颜色的塑料膜粘贴在基板体的下表面，在散光脊对光的散射和基板体对光的折射作用下，形成一种立体的幻彩，从而使不同的光鳞片具有不同的颜色，而不同颜色的光鳞片不同的组合，又能够增强幕墙的艺术效果，如果组合成文字或图案，还能够使幕墙具有广告牌的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，由光鳞片1、基板2、基板固孔3、光鳞片柄4、光鳞片基罩5、光鳞片体6、基板通气孔7、散光脊8、基板体9、增色膜10、上压板端档11、下压板端档12、固端档孔13、上压板体14、下压板体15、上压板固孔16、上压板侧档17、下压板固孔18、下压板侧档19、螺栓头20、螺栓杆21、螺帽22、光鳞片柄固孔23、螺栓24组成，其特征在于：所述的光鳞片1基部由光鳞片柄4固定在基板2上的光鳞片柄固孔23中，光鳞片1由光鳞片柄4、光鳞片基罩5、光鳞片体6、散光脊8、基板体9、增色膜10组成，近椭圆形，最长长度为10厘米，最长宽度为8厘米，厚度为0.2-0.5厘米，等间距均匀排布在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块中央，左右间距为2-5厘米，上下间距为2-5厘米。

所述的基板通气孔7是通透基板2的圆孔，直径为3-5厘米，所述的光鳞片柄固孔23是通透基板2的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，光鳞片柄4伸入光鳞片柄固孔23后固定于光鳞片体6上，光鳞片柄固孔23位于基板通气孔7上方2-3厘米处。

所述的光鳞片柄4是连接光鳞片1和基板2的结构，由上压板端档11、下压板端档12、固端档孔13、上压板体14、下压板体15、上压板固孔16、上压板侧档17、下压板固孔18、下压板侧档19构成；所述的上压板端档11和下压板端档12大小形状一样，长度为1-2厘米，宽度为1-1.5厘米，共同组成一个长方体；所述的固端档孔13是贯穿上压板端档11和下压板端档12中央的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，是用螺栓24将上压板端档11和下压板端档12固定在一起的结构；所述的上压板体14为长方形，位于光鳞片柄4的上部，长度为2-15厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，不锈钢质，不锈钢热膨胀系数为1.6；上压板固孔16是上压板侧档17中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；上压板侧档17是上压板体14外端向两侧突起的部分，长方体形；通过与上压板固孔16适配的螺栓24，能够将上压板体14与光鳞片体6牢固地固定在一起；所述的下压板体15为长方形，位于光鳞片柄4的下部，长度为3-18厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，铝合金质，铝合金热膨胀系数为2.38；下压板固孔18是下压板侧档19中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；下压板侧档19是下压板体15外端向两侧突起的部分，长方体形。

所述的光鳞片基罩5是光鳞片1基部外面的遮挡罩，下雨时，雨水顺着光鳞片基罩5流到光鳞片体6上表面的散光脊8，在冲刷自动清洁光鳞片1的同时，逐渐将雨水引流下来；光鳞片体6包括散光脊8、基板体9和增色膜10三层结构，所述的散光脊8为玻璃质、塑料质或不锈钢质，两侧的平面与基板体9上表面之间呈45°角；所述的基板体9是光鳞片1的主体结构，为塑料质或玻璃质；所述的增色膜10是不同颜色塑料制成的市售的贴膜。

所述的光鳞片体6包括散光脊8、基板体9和增色膜10三层结构，所述的散光脊8玻璃质、塑料质或不锈钢质，两侧的平面与基板体9上表面之间呈45°角；所述的基板体9是光鳞片1的主体结构，塑料质、玻璃质；所述的增色膜10是不同颜色制成的市售的贴膜，当光线照射过来时，可以使光鳞片1呈现出相应颜色；基板固孔3设置在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块四个角上用于固定幕墙模块于建筑物的外墙体表面。

所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法就是以不同颜色的光鳞片为材料，根据具体建筑物的要求，排布不同的光鳞片1，设计成出资人想要的效果，排成展翅飞翔的蝴蝶，或者建筑物所有者需要呈现给人们的单位名称、联系电话、经营范围。

本发明的有益效果为，建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法利用在幕墙本体表面增设仿生蝴蝶鳞片制成的规则排列的光鳞片，光鳞片表面的散光脊将照射到幕墙表面的光由反射转为散射，能够降低光污染，同时散光脊纵向的凹槽可以引导雨水下流，达到用雨水自动清洁的目的；光鳞片下的基板上对应光鳞片设置有基板通气孔，加上光鳞片柄上下两层不同材质制成的上压板体和下压板体，由于热胀冷缩的程度不同，在阳光和外界温度的作用下，将光鳞片推开或拉回，从而控制基板通气孔的开合，达到通风透气的目的；增色膜是不同颜色的塑料膜粘贴在基板体的下表面，在散光脊对光的散射和基板体对光的折射作用下，形成一种立体的幻彩，从而使不同的光鳞片具有不同的颜色，而不同颜色的光鳞片不同的组合，又能够增强幕墙的艺术效果，如果组合成文字或图案，还能够使幕墙具有广告牌的功能。建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法所用装置制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块整体结构示意图。

图2为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块基板整体结构示意图。

图3为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的光鳞片结构示意图。

图4为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的光鳞片横截面结构示意图。

图5为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的光鳞片柄结构示意图。

图6为本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的固定螺栓结构示意图。

图中1.光鳞片，2.基板，3.基板固孔，4.光鳞片柄，5.光鳞片基罩，6.光鳞片体，7.基板通气孔，8.散光脊，9.基板体，10.增色膜，11.上压板端档，12.下压板端档，13.固端档孔，14.上压板体，15.下压板体，16.上压板固孔，17.上压板侧档，18.下压板固孔，19.下压板侧档，20.螺栓头，21.螺栓杆，22.螺帽，23.光鳞片柄固孔，24.螺栓。

具体实施方式

实施例一：

如图所示，本发明建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，由光鳞片1、基板2、基板固孔3、光鳞片柄4、光鳞片基罩5、光鳞片体6、基板通气孔7、散光脊8、基板体9、增色膜10、上压板端档11、下压板端档12、固端档孔13、上压板体14、下压板体15、上压板固孔16、上压板侧档17、下压板固孔18、下压板侧档19、螺栓头20、螺栓杆21、螺帽22、光鳞片柄固孔23、螺栓24组成。光鳞片1是仿生蝴蝶鳞翅上的鳞片、将光散射、控制基板通气孔7开闭的片状结构，基部由光鳞片柄4固定在基板2上的光鳞片柄固孔23中，光鳞片1由光鳞片柄4、光鳞片基罩5、光鳞片体6、散光脊8、基板体9、增色膜10组成，近椭圆形，最长长度为10厘米，最长宽度为8厘米，厚度为0.2-0.5厘米，等间距均匀排布在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块中央，左右间距为2-5厘米，上下间距为2-5厘米。所述的基板通气孔7是通透基板2的圆孔，直径为3-5厘米，当光鳞片1掀起时，基板通气孔7打开，外界空气顺畅地进入幕墙内；当光鳞片1垂下时，基板通气孔7被光鳞片1遮住，能阻止空气顺畅进入幕墙内。所述的基板2结构、材质和安装方式均同公知的建筑体外用幕墙基板，材质为：石材、陶瓷板、微晶玻璃、高压层板、水泥纤维丝板、玻璃、无机玻璃钢、陶土板、陶保板或金属板，规格为1-5m×1-5m、厚度为0.2-5厘米。所述的光鳞片柄固孔23是通透基板2的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，光鳞片柄4伸入光鳞片柄固孔23后固定于光鳞片体6上，光鳞片柄固孔23位于基板通气孔7上方2-3厘米处。所述的光鳞片柄4是连接光鳞片1和基板2的结构，由上压板端档11、下压板端档12、固端档孔13、上压板体14、下压板体15、上压板固孔16、上压板侧档17、下压板固孔18、下压板侧档19构成。所述的上压板端档11和下压板端档12大小形状一样，长度为1-2厘米，宽度为1-1.5厘米，共同组成一个长方体，当光鳞片柄4穿过光鳞片柄固孔23后，能够阻挡光鳞片1从基板2上掉落。所述的固端档孔13是贯穿上压板端档11和下压板端档12中央的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，是用螺栓24将上压板端档11和下压板端档12固定在一起的结构。所述的上压板体14为长方形，位于光鳞片柄4的上部，长度为2-15厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，不锈钢质，不锈钢热膨胀系数为1.6。上压板固孔16是上压板侧档17中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；上压板侧档17是上压板体14外端向两侧突起的部分，长方体形，作用是增加上压板体14与光鳞片体6之间接触的面积，便于更加牢固地固定住光鳞片1。通过与上压板固孔16适配的螺栓24，能够将上压板体14与光鳞片体6牢固地固定在一起。所述的下压板体15为长方形，位于光鳞片柄4的下部，长度为3-18厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，铝合金质，铝合金热膨胀系数为2.38。下压板固孔18是下压板侧档19中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；下压板侧档19是下压板体15外端向两侧突起的部分，长方体形，作用是增加下压板体15与光鳞片体6之间接触的面积，便于更加牢固地固定住光鳞片1。通过与下压板固孔18适配的螺栓24，能够将下压板体15与光鳞片体6牢固地固定在一起。由于上压板体14和下压板体15所使用材料不同，在外界温度的作用下，上压板体14和下压板体15膨胀程度不同，当温度高时，下压板体15膨胀的幅度大，光鳞片1被撑起，打开基板通气孔7；当温度低时，下压板体15冷缩的幅度大，光鳞片1被拉回，盖住基板通气孔7。所述的光鳞片基罩5是光鳞片1基部外面的遮挡罩，当下雨时，雨水顺着光鳞片基罩5流到光鳞片体6上表面的散光脊8，在冲刷自动清洁光鳞片1的同时，逐渐将雨水引流下来。光鳞片体6包括散光脊8、基板体9和增色膜10三层结构，所述的散光脊8为玻璃质、塑料质或不锈钢质，两侧的平面与基板体9上表面之间呈45°角，用于保证大多数直射过来的光线几乎原方向返回，从而达到散光的目的，减少光污染给人带来的不便。所述的基板体9是光鳞片1的主体结构，为塑料质或玻璃质。所述的增色膜10是不同颜色制成的市售的贴膜，当光线照射过来时，可以使光鳞片1呈现出相应颜色。基板固孔3设置在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块四个角上用于固定幕墙模块于建筑物的外墙体表面。螺栓24包括螺栓头20、螺栓杆21和螺帽22三部分，结构和功能同市售的螺栓，使用时选用标准为适合所在孔直径的大小。所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法就是以不同颜色的光鳞片1为材料，根据具体建筑物的要求，排布不同的光鳞片1，设计成出资人想要的效果，排成展翅飞翔的蝴蝶，或者建筑物所有者需要呈现给人们的单位名称、联系电话、经营范围等各种广告信息，更加经济实用地为建筑物所有者节省大量的广告费用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。

Claims (6)

1.建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，由光鳞片(1)、基板(2)、基板固孔(3)、光鳞片柄(4)、光鳞片基罩(5)、光鳞片体(6)、基板通气孔(7)、散光脊(8)、基板体(9)、增色膜(10)、上压板端档(11)、下压板端档(12)、固端档孔(13)、上压板体(14)、下压板体(15)、上压板固孔(16)、上压板侧档(17)、下压板固孔(18)、下压板侧档(19)、螺栓头(20)、螺栓杆(21)、螺帽(22)、光鳞片柄固孔(23)、螺栓(24)组成，其特征在于：所述的光鳞片(1)基部由光鳞片柄(4)固定在基板(2)上的光鳞片柄固孔(23)中，光鳞片(1)由光鳞片柄(4)、光鳞片基罩(5)、光鳞片体(6)、散光脊(8)、基板体(9)、增色膜(10)组成，近椭圆形，最长长度为10厘米，最长宽度为8厘米，厚度为0.2-0.5厘米，等间距均匀排布在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块中央，左右间距为2-5厘米，上下间距为2-5厘米。

2.根据权利要求1所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，其特征在于：所述的基板通气孔(7)是通透基板(2)的圆孔，直径为3-5厘米，所述的光鳞片柄固孔(23)是通透基板(2)的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，光鳞片柄(4)伸入光鳞片柄固孔(23)后固定于光鳞片体(6)上，光鳞片柄固孔(23)位于基板通气孔(7)上方2-3厘米处。

3.根据权利要求1所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，其特征在于：所述的光鳞片柄(4)是连接光鳞片(1)和基板(2)的结构，由上压板端档(11)、下压板端档(12)、固端档孔(13)、上压板体(14)、下压板体(15)、上压板固孔(16)、上压板侧档(17)、下压板固孔(18)、下压板侧档(19)构成；所述的上压板端档(11)和下压板端档(12)大小形状一样，长度为1-2厘米，宽度为1-1.5厘米，共同组成一个长方体；所述的固端档孔(13)是贯穿上压板端档(11)和下压板端档(12)中央的圆孔，直径为0.3-0.8厘米，是用螺栓(24)将上压板端档(11)和下压板端档(12)固定在一起的结构；所述的上压板体(14)为长方形，位于光鳞片柄(4)的上部，长度为2-15厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，不锈钢质，不锈钢热膨胀系数为1.6；上压板固孔(16)是上压板侧档(17)中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；上压板侧档(17)是上压板体(14)外端向两侧突起的部分，长方体形；通过与上压板固孔(16)适配的螺栓(24)，能够将上压板体(14)与光鳞片体(6)牢固地固定在一起；所述的下压板体(15)为长方形，位于光鳞片柄(4)的下部，长度为3-18厘米，宽度为0.3-0.8厘米，厚度为0.3-0.8厘米，铝合金质，铝合金热膨胀系数为2.38；下压板固孔(18)是下压板侧档(19)中央的圆孔，直径为0.2-0.6厘米；下压板侧档(19)是下压板体(15)外端向两侧突起的部分，长方体形。

4.根据权利要求1所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，其特征在于：所述的光鳞片基罩(5)是光鳞片(1)基部外面的遮挡罩，下雨时，雨水顺着光鳞片基罩(5)流到光鳞片体(6)上表面的散光脊(8)，在冲刷自动清洁光鳞片(1)的同时，逐渐将雨水引流下来；光鳞片体(6)包括散光脊(8)、基板体(9)和增色膜(10)三层结构，所述的散光脊(8)为玻璃质、塑料质或不锈钢质，两侧的平面与基板体(9)上表面之间呈45°角；所述的基板体(9)是光鳞片(1)的主体结构，为塑料质或玻璃质；所述的增色膜(10)是不同颜色塑料制成的市售的贴膜。

5.根据权利要求1所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，其特征在于：所述的光鳞片体(6)包括散光脊(8)、基板体(9)和增色膜(10)三层结构，所述的散光脊(8)为玻璃质、塑料质或不锈钢质，两侧的平面与基板体(9)上表面之间呈45°角；所述的基板体(9)是光鳞片(1)的主体结构，为塑料质或玻璃质；所述的增色膜(10)是不同颜色制成的市售的贴膜，当光线照射过来时，可以使光鳞片(1)呈现出相应颜色；基板固孔(3)设置在建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法的幕墙模块四个角上用于固定幕墙模块于建筑物的外墙体表面。

6.根据权利要求1所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法，其特征在于：所述的建筑幕墙的蝴蝶鳞翅仿生设计方法就是以不同颜色的光鳞片为材料，根据具体建筑物的要求，排布不同的光鳞片(1)，设计成出资人想要的效果，排成展翅飞翔的蝴蝶，或者建筑物所有者需要呈现给人们的单位名称、联系电话、经营范围。