1 概 述
采光顶是由透光
面板和
支承结构组成的结构系统。它与垂直面的夹角大于15º,许多工程采光顶接近水平位置或处与水
平面。
许多采光顶由于建筑功能的要求,与不透光的
金属屋面共同组成同一个平面或
曲面,如国家大剧院是平面212m×143m,高45.8m的落地大椭球,中间是透光的玻璃顶,两端为
钛板金属层面。因此,采光顶与金属层面的设计与施工关系非常紧密。
玻璃
穹顶由中央部分向四周倾斜度不断加大,到周边与垂直面夹角小于15º,已属于
玻璃幕墙的范畴,在同一曲面中难以区分采光顶与幕墙。因此,
玻璃采光顶的设计和施工,有时尚要参照我国现行标准《
玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102和《
建筑玻璃应用技术规程》JG3113的相应规定。目前,国家标准《建筑采光顶》和行业标准《
采光顶与金属屋面工程技术规范》正在编制中。
近年来,我国内地采光顶迅速发展,形式多样,技术水平不断提高。采光顶主要应用在下列工程中:
1.写字楼和旅馆建筑的
中庭和顶层。有些中庭采光顶的尺寸很大,如深圳市民中心
拉索式平面采光顶已达34m×52m,北京移动电话大厦中 庭采光顶为28m×75m。位于顶层的采光顶多用于观光、健身和游泳池,有些还采用了可开合的移动采光顶,如北京医院的顶层。
2.机场、车站的候机楼、侯车楼顶盖,往往设置大面积可透光部分。聚光顶与金属屋面共同形成了大跨度屋盖。广州新白云机场候机楼平面尺寸达235m×325m,其中透光部分占到25%。
3.体育场馆的顶盖。国家游泳中心(水立方)屋盖平面达177m× 177m,全部采用淡兰色ETFE
透明膜,成为三层充气式
薄膜采光顶。有些运动场馆(如南通市体育场)还采用了可动的大跨度开合采光顶。
4.植物园温室、展览观、博物馆的透明顶盖,如北京香山植物园、大连热带雨林馆、常州中华恐龙园等……
5.特殊的
标志性建筑的透光顶盖,如福州温泉公园的40m×40m 四角锥、天津泰达植物园的50m×50m 四角锥、北京中关村直径达110m 的圆形光盘等。
2 采光顶的选型
2.1 采光顶的外形
建筑师根据建筑功能和建筑艺术的要求,首先决定采光顶的外形。通常采光顶的形状可大致分为:
1. 平面及若干个平面的组合(如折面、角锥面等);
2. 单曲面(圆柱面、圆椎面);
3. 双曲面(微
弯曲面、角平双曲面等);
4. 穹顶、圆球及半圆球、椭球及半椭球;
5. 双曲抛物面(扭曲面、马鞍形曲面等);
6. 其他任意曲面。
建筑师还可以选择面板正放和面板倒挂,决定受承结构是否外露。
2.2 采光顶面板支承方式
透光面板可以采用点支承方式(
夹板或
钢爪支承)和框支承方式(明框、隐框或半隐框)。
2.3 支承结构
除部分支承结构选用玻璃或
铝型材外,大多数支承结构都采用
钢结构。
支承钢结构可分为
刚性结构(杆系)、
柔性结构(杆索系统或索网)和混合支承结构。
形成平面支承结构可以采用梁和梁系、
桁架、网架和索杆、索网体系;形成曲面支承结构可以采用梁、拱、桁架、单层或多层网壳、索杆和索网体系。
目前国内已建的采光顶,上述各种结构形式,都已经得到了应用。
3 采光顶的材料
用于采光顶的材料主要有面板、
金属材料和
密封材料。
3.1 面板
用于采光顶的透光面板目前主要是玻璃,个别工程采用
PVC面板或ETFE薄膜。
透明清玻璃、本体
着色玻璃和
彩釉玻璃广泛应用,有些工程也采用
镀膜反射玻璃。
为了安全,采光顶应采用
夹层玻璃。用
中空玻璃的采光顶,
夹层玻璃应朝室内。
《公共
建筑节能设计标准》GB50189已经施行,为达到节能标准,LowE
中空玻璃正得到广泛的应用。
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