铝合金四角锥形隐框玻璃采光顶的构造与设计

铝合金四角锥形隐框玻璃采光顶的构造与设计
摘要玻璃采光顶又称玻璃屋顶，主耍用干房屋采光，其品种规格不尽相同，目前其功能也在不断增加.以四角锥形采光顶为对象，介绍铝合金隐框玻璃采光顶的构造。

设计条件选择及设计方法。

关键词铝合金采光顶结构设计方法
铝合金挤压型材隐框玻璃采光顶(以下简称采光顶)是伴随着铝合金挤压型材用于建筑门窗而产生的，成为集建筑艺术、建筑技术、建筑功能为一休的新型建筑形式。

本文以哈尔滨市某建筑工程施工制造的四角锥形采光顶为例，介绍采光顶的构造与设计方法。

1、采光顶的构造与要求
采光顶的构造要具备以下要求:
(1)采光顶坡面设计角度要适宜，保证排水顺畅，内侧结露冷凝水不滴落而是沿玻璃顺流汇集排泄。

选择带有集水槽的铝合金杆件，汇集冷凝水到集水槽中排出。

(2)采用防水密封胶，胶缝底部填以与密封胶相容的垫杆或胶带，避免因密封胶三面粘接导致变形时密封胶撕裂。

(3))锥形采光顶锥顶主受力杆件间不能直接联接，要设有专用铰接的联接件，形成锥顶铰接的锥件。

(4)杆件长度大于10m时，要设有伸缩缝。

(5)选择采用能保证安全的玻璃。

(6)以最不利作用情况来选择材料，确定构造方案，保证其稳定性和牢固性。

2、采光顶的设计与计算
根据建筑物和用户的要求，要选定的设计条件为:
(1)为满足用户要求，我们专为此项工程设计和生产了满足其工程要求的铝合金型材.其截面如图I所示，型材特性值列于表1。

(2)选用美国产SSG-4000硅酮结构胶和scs-2000耐候胶。

(3))夹层玻璃。

(4)采光顶设计为四角锥形，其构造与分格见图2、3。

单锥边长3m,坡面与水平夹角а=30度(根据经验18度-30度为宜)，脊部杆件投影长度L=4.234低典型最大分格尺寸H*B=0.75m*0.9m,计算得到脊部杆件与水平夹角θ=22.12度，拱高?=0.866m，建筑高度为20 m，抗震7度设防。

2.4采光项连接设计与计算
本采光顶连接主要是受力杆件与主体的连接。

连接方式与支点受力如图4所示。

设计使用2个M16螺栓与8mm钢板制做的联接件将铝合金杆件夹持联接起来。

铝合金杆件孔壁是薄弱部分，螺栓受剪切，杆件与连接受压，支点反力 q为脊杆件均布荷载，为75.56N/cm；L=424.3cm。

计算得到t=4.1 mm。

采用厚度为5mm的夹层玻璃可以满足要求.
2.6 结构胶缝的选择计算
采光顶采用结构性玻璃装配方法，要进行胶缝设计计算，比较计算出的各种效应所需胶缝的宽度，选用最大值.但胶缝宽度不能小于6 mm，厚度应为胶缝宽度的0.5~1倍，最小也不得小于6 mm，胶缝最大一般不超过12 mm。

该采光顶粘接胶缝宽度选择为12 mm，高度值T选择为6 mm，满足要求。

计算方法如下:
2.7 采光顶防雷击设计
将脊杆空腹中设40 mm x 4 mm扁钢与每根杆件联接，再与屋顶避雷设施联网以达到避雷的作用。

3 结束语
(1)玻璃采光顶要想真正做到多功能的要求难度很大，单凭经验，不但盲目危险，还会造成浪费，因此采光顶的制造必须进行结构设计和计算.
(2)要满足不同规格、造型采光顶结构及使用功能的要求，就需要有很多种与之相配套可供选择的不同断面几何尺寸的型材，但膜却不产生影响，得到一种多孔且导电的氧化膜，其结构见图I(b)。

在膜孔内的金属离子很容易电沉积结晶，并沿膜孔向外表面生长。

若采用高整平性能
的电镀液，则镀层金属从膜孔中生长出表面后能与从相邻膜孔生长出的镀层金属相连，进一步电镀便可获得光亮镀层。

见图1(c)。

2 工艺流程
试样装挂-除油--水洗--碱蚀--水洗--出光--水洗--二次水洗--阳极氧化--水洗--二次水洗--电镀--水洗--吹干--卸挂。

上述流程的除油，诚蚀、出光工序可沿用传统的铝阳极氧化前处理工艺.水洗可用自来水，但二次水洗必须用去离子水或蒸馏水。

3 阳极氧化
4 结论
在磷酸一硫酸溶液中加人络合剂sB，使铝或铝合金在阳极氧化过程中得到多孔性的微孔导电氧化膜，可在该膜上直接进行电镀一但要求电镀液为中性或弱酸性溶液，否则会破坏氧化膜;且溶液温度不能高于70℃，以防氧化膜发生水化封闭。

阳极氧化10 min以上，否则氧化膜过薄，失去镶嵌作用;时间过长，氧化膜加厚，后续镀层金属充满膜孔的时间延长，加长了电镀时间一般以10 --15 min，膜厚3一5 μm为宜。

本法成功地在1060 (L2)工业纯铝、6063铝合金建筑型材上进行了800 mm x 400 mm x 400 mm槽液的光亮镀铜，光亮镀镍，镍上套铬实验。

所得到的镀层结合力好，光亮度高。

参考文献
1 苏永庆，毕先钧，钟正昆，等。

轻合金加工技术。

1995，(2)：30
2 于芝兰主编，金属防护原理，北京：航空杭天大学出版社，1984. 128~134。