本篇文章內(nèi)容由[中國(guó)幕墻網(wǎng)ALwindoor.com]編輯部整理發(fā)布： 1 引言
建筑玻璃采光頂在現(xiàn)代建筑中得到廣泛的應(yīng)用,從 民用建筑到工業(yè)廠房,從普通的連廊到大型商業(yè) 公共建筑的共享空間,當(dāng)人們需要自然光線,從建筑頂部照射時(shí)自然就想到了采光頂,特別在近年來(lái)隨著人們?cè)趯?duì) 節(jié)能環(huán)保（詞條“節(jié)能環(huán)保”由行業(yè)大百科提供）的重視,在建筑設(shè)計(jì)中大量采用了自然光線照明。
近年來(lái)由于建筑工藝和技術(shù)的提高及 新型建筑材料的發(fā)展和應(yīng)用,使采光頂結(jié)構(gòu)形式和使用的材料也越來(lái)越豐富起來(lái),采光頂?shù)脑煨鸵苍絹?lái)越多的溶人了藝術(shù)效果。從簡(jiǎn)單的方、長(zhǎng)方、圓等幾何形狀發(fā)展到了三維 曲面（詞條“曲面”由行業(yè)大百科提供）的馬鞍形、橢球形、不規(guī)則曲面形和多種折線型等。(如圖1.1-1.4)
由于近年來(lái)建筑采光頂和 建筑幕墻一樣發(fā)展非常迅速,與之相對(duì)應(yīng)的相關(guān)國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范也都相繼出臺(tái)。如《建筑 玻璃采光頂》jgt劣1— ⒛07,⒛08年9月又出版了《玻璃采光頂》國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集。近期,新的《 采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程》也將公布了,這就意味著對(duì)采光頂?shù)恼w要求更高,對(duì)各項(xiàng)物理性能的保證,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和采光頂產(chǎn)品生產(chǎn)已經(jīng)有了系統(tǒng)化的管理和嚴(yán)格的規(guī)定。
什么叫做玻璃采光頂呢?這是我們首先要明確的問(wèn)題。在中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行
業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑玻璃采光項(xiàng)》JG/231-2007的“術(shù)語(yǔ)和定義”一節(jié)中規(guī)定:“ 面板為玻璃的 屋蓋”就是建筑玻璃采光頂。“屋蓋是由 屋面板與支承體所組成的與水 平面的夾角小于75℃的 圍護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾性結(jié)構(gòu)的總稱。”這也就是說(shuō)只要面板灶玻璃材料的,在使用時(shí) 玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業(yè)大百科提供）與水平面夾角小于75℃無(wú)論 支承結(jié)構(gòu)（詞條“支承結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）的形式是怎樣的,無(wú)論支承結(jié)構(gòu)的材質(zhì)是什么都稱之為玻璃采光頂。由于玻璃采光頂內(nèi)容涵蓋太廣,本文中所討論的只是在點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)形式,玻璃采光頂應(yīng)用技術(shù)中的部分問(wèn)題。
2 點(diǎn)支式玻璃采光頂建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問(wèn)題
2.1 玻璃采光頂?shù)姆诸?/strong>
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,建筑玻璃采光頂通常可按玻璃面板的支承方式分類,也可以按支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類,還可以按是否開(kāi)合進(jìn)行分類。其分類方式如下:
2.1.1 按玻璃面板的支承方式可分為:框架支承方式;如:明框、隱框或半隱框支承玻璃采光頂;點(diǎn)支式支承方式;如:鋼爪打孔式、夾板固定式、點(diǎn)支承玻璃采光頂;
2.1.2 按支承結(jié)構(gòu)可分為:鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）、索桿結(jié)構(gòu)、鋁合金結(jié)構(gòu)、玻璃梁結(jié)構(gòu);
2.1.3 按工合分為非開(kāi)合、可開(kāi)合式玻璃采光頂。
2.2 點(diǎn)支式玻璃采光頂常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式
點(diǎn)支式玻璃采光頂?shù)拿Q是按玻璃面板的支承方式來(lái)命名的,也就是說(shuō)面板的全部荷載是通過(guò)各個(gè)支點(diǎn)傳遞給支承結(jié)構(gòu)的。在工作狀態(tài)時(shí)是由支承結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)各支點(diǎn)傳遞來(lái)的荷載。那么,只要支承結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度,能夠承擔(dān)傳遞過(guò)來(lái)的荷載而不產(chǎn)生過(guò)大的變形,就視為可行。所以在實(shí)際應(yīng)用中點(diǎn)支式玻璃采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)形式很多。建筑師可以根據(jù)建筑風(fēng)格的不同、建筑所處的環(huán)境的不同,選擇最適應(yīng)的建筑效果的支承結(jié)構(gòu)形式。常見(jiàn)的點(diǎn)支式玻璃采光頂用支承結(jié)構(gòu)的形式有:
1)鋼結(jié)構(gòu)支承、鋼桁架支承、鋼網(wǎng)架支承、鋼梁支承、鋼拱架支承等;
2)索結(jié)構(gòu)支承:魚(yú)腹式索桁架支承、輪輻式索結(jié)構(gòu)支承、馬鞍型索結(jié)構(gòu)支承、張弦梁拱結(jié)構(gòu)、空間索網(wǎng)、單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)等;(如圖2.1-2.3)
3)玻璃梁支承:鋼結(jié)構(gòu)與玻璃梁復(fù)合式支承,索結(jié)構(gòu)與玻璃梁復(fù)合支承,玻璃梁與其它材質(zhì)的梁復(fù)合支承等。(如圖2.4)
2.3 物理性能及功能
采光頂?shù)慕ㄖO(shè)計(jì)分別由設(shè)計(jì)院的建筑師和幕墻生產(chǎn)廠商進(jìn)行。設(shè)計(jì)院主要由建筑功能和建筑藝術(shù)的要求,對(duì)采光頂進(jìn)行選型,確定主要形狀、板塊劃分、面板材（詞條“板材”由行業(yè)大百科提供）料和性能、支承方式、支承結(jié)構(gòu)的類型和布置,然后由幕墻廠商對(duì)這總體要求進(jìn)行細(xì)化,作出深化設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì),并付諸實(shí)施。通常包括以下內(nèi)容:
1)確定采光頂?shù)男阅?抗風(fēng)壓變形、氣密、水密性能要求,按國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)確定保溫、隔熱、遮陽(yáng)等指標(biāo);
2)設(shè)計(jì)排氣窗、排煙窗:當(dāng)采光頂高度不大于12m時(shí),可以采用自然排風(fēng)、排煙;高度大于12m時(shí),應(yīng)采用機(jī)械排煙;
3)排水設(shè)計(jì):確定排水方案,布置排水通路,選擇屋面合適的坡度;
4)防雷設(shè)計(jì):除非周圍建筑能提供防雷保護(hù),否則要設(shè)置獨(dú)立防雷系統(tǒng);
5)防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計(jì):對(duì)支撐鋼結(jié)構(gòu)加設(shè)防火保護(hù)層,或加設(shè)噴淋設(shè)各;
6)安全措施:主要考慮合理選用面板材料和設(shè)計(jì)合理的連接構(gòu)造,防止面板破碎墜落傷人。
7)遮陽(yáng)設(shè)計(jì):設(shè)置遮陽(yáng)簾、遮陽(yáng)板;選擇手動(dòng)、電動(dòng)和智能化系統(tǒng)并進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2.4 點(diǎn)支式玻璃采光頂?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 荷載和地震作用采光頂?shù)暮奢d和地震作用的決定,原則上參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5O009和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5O011的規(guī)定。
1)重力荷載
作用于采光頂?shù)淖灾亍?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>活荷載和雪荷載,可按荷載規(guī)范的規(guī)定。對(duì)有可能積水的采光頂,尚應(yīng)考慮50年一遇、20分鐘暴雨下的可能積水量。
2)地震作用
采光頂應(yīng)考慮豎向地震作用和水平地震作用。對(duì)于面板和直接連結(jié)面板的支承結(jié)構(gòu),其地震作用按下式計(jì)算:
Eh=5‰axG(水平地震作用) (2.4.1a)
Ev=3α maxG(豎向地震作用) (2.4.2b)
其中,αmax為地震作用系數(shù),由設(shè)計(jì)烈度決定,G為面板和直接相連的支承結(jié)構(gòu)的自重。
間接支承面板的支承結(jié)構(gòu),與主體結(jié)構(gòu)一起,通過(guò)地面反應(yīng)分析決定其地震作用。
3)風(fēng)荷載
根據(jù)荷載規(guī)范的基本原則,作用于采光頂?shù)娘L(fēng)荷載可按下式計(jì)算:
Wk=β uzusWr。(2.4.1.3)
其中,W。為80年一遇的基本風(fēng)壓:uz為高度系數(shù),均可按荷載規(guī)范采用。
us為體型系數(shù),可按規(guī)范采用。由于采光頂形狀復(fù)雜,受周圍環(huán)境影響顯著,宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)決定其數(shù)值。
β為風(fēng)的動(dòng)力作用系數(shù)。對(duì)于面板和與面板直接相連的支承結(jié)構(gòu),β 取陣風(fēng)系數(shù),其值按荷載規(guī)范取用;對(duì)于間接支承面板的支承結(jié)構(gòu),β 取風(fēng)振系數(shù)（詞條“風(fēng)振系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）βgz,宜采用動(dòng)力分析方法決定。對(duì)于剛性支承結(jié)構(gòu),β z可近似取1.2~1.6;柔性支承結(jié)構(gòu),βz可近似取1.5～2.0。
2.4.2 荷載和作用效應(yīng)組合
我國(guó)目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用多系數(shù)的設(shè)計(jì)方法。荷載和作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值（詞條“標(biāo)準(zhǔn)值”由行業(yè)大百科提供）應(yīng)按荷載規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行組合,得出其設(shè)計(jì)值:
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