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1 引言
建筑玻璃采光頂在現代建筑中得到廣泛的應用,從
民用建筑到工業廠房,從普通的連廊到大型商業
公共建筑的共享空間,當人們需要自然光線,從建筑頂部照射時自然就想到了采光頂,特別在近年來隨著人們在對
節能環保（詞條“節能環保”由行業大百科提供）的重視,在建筑設計中大量采用了自然光線照明。
近年來由于建筑工藝和技術的提高及
新型建筑材料的發展和應用,使采光頂結構形式和使用的材料也越來越豐富起來,采光頂的造型也越來越多的溶人了藝術效果。從簡單的方、長方、圓等幾何形狀發展到了三維
曲面（詞條“曲面”由行業大百科提供）的馬鞍形、橢球形、不規則曲面形和多種折線型等。(如圖1.1-1.4)
由于近年來建筑采光頂和
建筑幕墻一樣發展非常迅速,與之相對應的相關國家和地方標準、規范也都相繼出臺。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》國家建筑標準設計圖集。近期,新的《
采光頂與金屬屋面技術規程》也將公布了,這就意味著對采光頂的整體要求更高,對各項物理性能的保證,對結構的安全性和采光頂產品生產已經有了系統化的管理和嚴格的規定。
什么叫做玻璃采光頂呢?這是我們首先要明確的問題。在中華人民共和國建筑工業行
業標準《建筑玻璃采光項》JG/231-2007的“術語和定義”一節中規定:“
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
圍護結構和裝飾性結構的總稱。”這也就是說只要面板灶玻璃材料的,在使用時
玻璃面板（詞條“玻璃面板”由行業大百科提供）與水平面夾角小于75℃無論
支承結構（詞條“支承結構”由行業大百科提供）的形式是怎樣的,無論支承結構的材質是什么都稱之為玻璃采光頂。由于玻璃采光頂內容涵蓋太廣,本文中所討論的只是在點支承結構形式,玻璃采光頂應用技術中的部分問題。
2 點支式玻璃采光頂建筑設計時需要考慮的問題
2.1 玻璃采光頂的分類
根據標準的規定,建筑玻璃采光頂通常可按玻璃面板的支承方式分類,也可以按支承結構進行分類,還可以按是否開合進行分類。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;點支式支承方式;如:
鋼爪打孔式、
夾板固定式、點支承玻璃采光頂;
2.1.2 按支承結構可分為:
鋼結構（詞條“鋼結構”由行業大百科提供）、索桿結構、
鋁合金結構、玻璃梁結構;
2.1.3 按工合分為非開合、可開合式玻璃采光頂。
2.2 點支式玻璃采光頂常見的結構形式
點支式玻璃采光頂的名稱是按玻璃面板的支承方式來命名的,也就是說面板的全部
荷載是通過各個支點傳遞給支承結構的。在工作狀態時是由支承結構來承擔各支點傳遞來的荷載。那么,只要支承結構有足夠的
強度,能夠承擔傳遞過來的荷載而不產生過大的
變形,就視為可行。所以在實際應用中點支式玻璃采光頂的支承結構形式很多。建筑師可以根據建筑風格的不同、建筑所處的環境的不同,選擇最適應的建筑效果的支承結構形式。常見的點支式玻璃采光頂用支承結構的形式有:
1)鋼結構支承、
鋼桁架支承、鋼網架支承、鋼梁支承、鋼拱架支承等;
2)索結構支承:魚腹式索
桁架支承、輪輻式索結構支承、馬鞍型索結構支承、
張弦梁拱結構、空間索網、單層索網結構等;(如圖2.1-2.3)
3)玻璃梁支承:鋼結構與玻璃梁復合式支承,索結構與玻璃梁復合支承,玻璃梁與其它材質的梁復合支承等。(如圖2.4)
2.3 物理性能及功能
采光頂的建筑設計分別由設計院的建筑師和幕墻生產廠商進行。設計院主要由建筑功能和建筑藝術的要求,對采光頂進行選型,確定主要形狀、板塊劃分、面
板材（詞條“板材”由行業大百科提供）料和性能、支承方式、支承結構的類型和布置,然后由幕墻廠商對這總體要求進行細化,作出深化設計和施工圖設計,并付諸實施。通常包括以下內容:
1)確定采光頂的性能:抗
風壓變形、
氣密、
水密性能要求,按國家節能標準確定
保溫、
隔熱、
遮陽等指標;
2)設計排氣
窗、排煙窗:當采光頂高度不大于12m時,可以采用自然排風、排煙;高度大于12m時,應采用機械排煙;
3)
排水設計:確定排水方案,布置排水通路,選擇屋面合適的坡度;
4)
防雷設計:除非周圍建筑能提供防雷保護,否則要設置獨立防雷系統;
5)
防火（詞條“防火”由行業大百科提供）設計:對支撐鋼結構加設防火
保護層,或加設噴淋設各;
6)安全措施:主要考慮合理選用面板材料和設計合理的連接構造,防止面板破碎墜落傷人。
7)遮陽設計:設置
遮陽簾、
遮陽板;選擇手動、電動和智能化系統并進行控制系統設計。
2.4 點支式玻璃采光頂的結構設計
2.4.1 荷載和
地震作用采光頂的荷載和地震作用的決定,原則上參照國家標準《
建筑結構荷載規范》GB5O009和《
建筑抗震設計規范》GB5O011的規定。
1)重力荷載
作用于采光頂的自重、
活荷載和
雪荷載,可按荷載規范的規定。對有可能積水的采光頂,尚應考慮50年一遇、20分鐘暴雨下的可能積水量。
2)地震作用
采光頂應考慮
豎向地震作用和水平地震作用。對于面板和直接連結面板的支承結構,其地震作用按下式計算:
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,由設計烈度決定,G為面板和直接相連的支承結構的自重。
間接支承面板的支承結構,與
主體結構一起,通過地面反應分析決定其地震作用。
3)
風荷載
根據荷載規范的基本原則,作用于采光頂的風荷載可按下式計算:
Wk=β uzusWr。(2.4.1.3)
其中,W。為80年一遇的
基本風壓:uz為高度系數,均可按荷載規范采用。
us為體型系數,可按規范采用。由于采光頂形狀復雜,受周圍環境影響顯著,宜進行
風洞試驗來決定其數值。
β為風的動力作用系數。對于面板和與面板直接相連的支承結構,β 取
陣風系數,其值按荷載規范取用;對于間接支承面板的支承結構,β 取
風振系數（詞條“風振系數”由行業大百科提供）βgz,宜采用動力分析方法決定。對于
剛性支承結構,β z可近似取1.2~1.6;柔性支承結構,βz可近似取1.5～2.0。
2.4.2 荷載和
作用效應組合
我國目前結構設計采用多系數的設計方法。荷載和作用效應的
標準值（詞條“標準值”由行業大百科提供）應按荷載規范的規定進行組合,得出其設計值:
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