中庭玻璃采光顶的构造设计

中庭玻璃采光顶的构造设计

玻璃采光顶是中庭建筑不可缺少的装饰和采光并重的一种屋面，主要是为了解决室内的采光，后来逐渐发展成为现在的以装饰和采光为目的的一种新的建筑形式。玻璃采光顶的技术设计难度较大，其荷载除自重、风荷载外，还要考虑雨雪等荷载。不但要考虑正压力，更要考虑负压力；不但考虑防漏水，更要考虑防止因玻璃破碎造成的不安全因素。

1、玻璃采光顶的形式

玻璃采光顶可分为：单体——即单个被玻璃采光顶；群体——在一个屋盖系统上，若干单体玻璃采光顶在钢结构或钢筋混凝土结构支承体系上组成一个玻璃采光顶群；联体——由几种玻璃采光顶以共用杆件连成一个整体的玻璃顶。

1.1单体玻璃采光顶

按外形造型可分为斜坡形、锥形、半圆形、1/4圆形、圆穹形、拱形等。

（1）斜坡形——斜坡式采光顶可分为单坡、双坡、多坡、折线形等多种形式。采光顶的坡度一般为18度—30度，每一坡面的长度不宜过大，一般控制在15m以内，用钢或铝合金作天窗骨架。

（2）锥形——通常采用的有棱锥和圆锥两种。采光顶由杆件组合成锥形，玻璃按分块形状及尺寸分别制作后安装在杆件上。

（3）半圆形——杆件与玻璃以一个同心圆基准弯成半圆形，再组合成半圆采光顶。

（4）1/4圆形—杆件与玻璃按同心圆各自弯曲成型，再组合成四分之一的圆外形的采光顶。

（5）圆穹形——以一个同心圆将杆件和玻璃弯曲成符合各自所在的部位圆曲形，再组合成圆采光顶。

（6）拱形——拱形天窗的轮廊一般为半圆形，拱形天窗用金属材料做拱骨架，根据中庭空间的尺度大小和屋顶结构形式，可以布置成单拱，或几个并列布置成连续拱。

1.2玻璃采光顶群

在一个屋面单元上，可以由若干个单体玻璃采光顶组合成玻璃采光顶群，采光顶群按平面布置方式可分为连续式和间隔式。

1.3联体玻璃采光顶

联体玻璃采光顶是指几种不同形式的单体玻璃采光顶以共同的杆件组合成的一个联体玻璃采光顶，玻璃采光顶与玻璃幕墙以共用的杆件组合成一个联体采光顶与幕墙体系。它随建筑造型不同千变万化。

2玻璃采光顶的构造设计要求

中庭玻璃采光顶的构造设计要求主要是指安全性能、抗震性能、防雷性能、防火性能等。对密闭性采光顶还有气密性、水密性、保温性能、隔声性能的要求。

2.1安全性能

采光顶的各组成构件应具有较高的承载力，以满足抵抗风荷载、雨雪荷载、地震荷载以及构件自重的能力。各构件必须具有足够的强度，并保证连接牢固可靠

2.2抗震性能

根据对玻璃采光顶震害分析，在地震作用下玻璃采光顶震害有两种类型：

（1）平面结构形式为单坡、双坡、半圆形的采光顶，在横向水平地震作用下，玻璃采光顶与柱头连接部位易产生破坏，玻璃采光顶底部受挤压，跨度方向变形；双坡、半圆屋脊处开裂，单坡跨中过度弯曲而破坏。在纵向水平地震作用下，玻璃易错动而掉落，杆件倾倒，支撑破坏，采光顶倾覆。

（2）空间结构形式的锥体，在地震作用下玻璃采光顶与主支撑体系的连接部位易产生破坏，或者因主支撑体系水平变形过大而使玻璃顶挤压变形过大而产生破坏。

2.3空气渗透性能

玻璃采光顶的空气渗透性能对于需要采暖和采用空调的中庭建筑有重大影响。因此在选材上，应选择气密性能良好的玻璃骨料，并且注意玻璃与骨料之间的密封处理，对于可开启的天窗，材料的选择更为重要。

2.4防水性能

防水性能是指玻璃采光顶在风雨同时作用下或积雪局部融化屋面积水情况下，玻璃采光顶组织雨水渗漏内侧的能力。采光顶常常是成片布置，因此要有足够的排水坡度，细部构造应注意接缝的密封，防止渗水。

2.5防结露性能

当室内外存在较大温差时，玻璃表面遇冷会产生凝结水，即所谓的结露现象。解决这一问题，可以选择中空玻璃等热工性能好的透光材料；提高采光顶内侧的表面温度，防止结露。构造上，玻璃采光顶坡面设计坡度不应小于18度，便于结露水沿玻璃下泄以防止其滴落。

2.6保温性能

玻璃采光顶的保温性能，是指在玻璃采光顶内外侧存在空气温差条件下，玻璃采光顶阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力，玻璃采光顶接受太阳辐射热量大，如果靠空调来维持室内温度，冷负荷很大，运转费用巨大，因此要尽量提高玻璃采光顶的热工性能。

2.7隔声性能

玻璃采光顶的隔声性能比普通屋盖隔声性能差得多，要保持室内安静环境，必须控制玻璃采光顶的隔声性能。在隔声方面，中空玻璃的隔声性能明显优于单层玻璃。

2.8抗冲击性能

玻璃采光顶各件抵抗由于天气原因或人为原因产生的不确定撞击的能力。提高采光顶的抗冲击性能应提高采光顶各维护构件的强度，在透明材料上的选择上，应选用安全性能较好的夹层玻璃、钢化玻璃等。

2.9防火性能

主要是指封闭空间玻璃采光顶的防火设计。近年来的中庭共享空间的特殊形式，以大型建筑的内部空间为核心，综合多种功能空间而创造出一个引人注目的美妙环境。这种共享无疑是成功之作，但贯穿全楼或多层的封闭天井却使防火分区面积大大超过规定，而且火灾的烟热不易排出，需要寻求解决的途径，以便技能保存共享空间，又可解决防火、排烟及分区面积限制的问题。

2.10防雷性能

玻璃采光顶一般位于建筑物顶部，而且用金属杆件制成，其防雷要求特别严格。一般情况无法在玻璃采光顶上设置防雷装置，而是将玻璃采光顶设在建筑物防雷保护范围之内，即璃采光顶要设在建筑物防雷装置45度线之内，且防雷装置的冲击接地电阻≤10Ω。