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1 引言
建筑玻璃采光顶在现代建筑中得到广泛的应用,从
民用建筑到工业厂房,从普通的连廊到大型商业
公共建筑的共享空间,当人们需要自然光线,从建筑顶部照射时自然就想到了采光顶,特别在近年来随着人们在对
节能环保（词条“节能环保”由行业大百科提供）的重视,在建筑设计中大量采用了自然光线照明。
近年来由于建筑工艺和技术的提高及
新型建筑材料的发展和应用,使采光顶结构形式和使用的材料也越来越丰富起来,采光顶的造型也越来越多的溶人了艺术效果。从简单的方、长方、圆等几何形状发展到了三维
曲面（词条“曲面”由行业大百科提供）的马鞍形、椭球形、不规则曲面形和多种折线型等。(如图1.1-1.4)
由于近年来建筑采光顶和
建筑幕墙一样发展非常迅速,与之相对应的相关国家和地方标准、规范也都相继出台。如《建筑
玻璃采光顶》jgt劣1— ⒛07,⒛08年9月又出版了《玻璃采光顶》国家建筑标准设计图集。近期,新的《
采光顶与金属屋面技术规程》也将公布了,这就意味着对采光顶的整体要求更高,对各项物理性能的保证,对结构的安全性和采光顶产品生产已经有了系统化的管理和严格的规定。
什么叫做玻璃采光顶呢?这是我们首先要明确的问题。在中华人民共和国建筑工业行
业标准《建筑玻璃采光项》JG/231-2007的“术语和定义”一节中规定:“
面板为玻璃的
屋盖”就是建筑玻璃采光顶。“屋盖是由
屋面板与支承体所组成的与水
平面的夹角小于75℃的
围护结构和装饰性结构的总称。”这也就是说只要面板灶玻璃材料的,在使用时
玻璃面板（词条“玻璃面板”由行业大百科提供）与水平面夹角小于75℃无论
支承结构（词条“支承结构”由行业大百科提供）的形式是怎样的,无论支承结构的材质是什么都称之为玻璃采光顶。由于玻璃采光顶内容涵盖太广,本文中所讨论的只是在点支承结构形式,玻璃采光顶应用技术中的部分问题。
2 点支式玻璃采光顶建筑设计时需要考虑的问题
2.1 玻璃采光顶的分类
根据标准的规定,建筑玻璃采光顶通常可按玻璃面板的支承方式分类,也可以按支承结构进行分类,还可以按是否开合进行分类。其分类方式如下:
2.1.1 按玻璃面板的支承方式可分为:
框架支承方式;如:明框、隐框或半隐框支承玻璃采光顶;点支式支承方式;如:
钢爪打孔式、
夹板固定式、点支承玻璃采光顶;
2.1.2 按支承结构可分为:
钢结构（词条“钢结构”由行业大百科提供）、索杆结构、
铝合金结构、玻璃梁结构;
2.1.3 按工合分为非开合、可开合式玻璃采光顶。
2.2 点支式玻璃采光顶常见的结构形式
点支式玻璃采光顶的名称是按玻璃面板的支承方式来命名的,也就是说面板的全部
荷载是通过各个支点传递给支承结构的。在工作状态时是由支承结构来承担各支点传递来的荷载。那么,只要支承结构有足够的
强度,能够承担传递过来的荷载而不产生过大的
变形,就视为可行。所以在实际应用中点支式玻璃采光顶的支承结构形式很多。建筑师可以根据建筑风格的不同、建筑所处的环境的不同,选择最适应的建筑效果的支承结构形式。常见的点支式玻璃采光顶用支承结构的形式有:
1)钢结构支承、
钢桁架支承、钢网架支承、钢梁支承、钢拱架支承等;
2)索结构支承:鱼腹式索
桁架支承、轮辐式索结构支承、马鞍型索结构支承、
张弦梁拱结构、空间索网、单层索网结构等;(如图2.1-2.3)
3)玻璃梁支承:钢结构与玻璃梁复合式支承,索结构与玻璃梁复合支承,玻璃梁与其它材质的梁复合支承等。(如图2.4)
2.3 物理性能及功能
采光顶的建筑设计分别由设计院的建筑师和幕墙生产厂商进行。设计院主要由建筑功能和建筑艺术的要求,对采光顶进行选型,确定主要形状、板块划分、面
板材（词条“板材”由行业大百科提供）料和性能、支承方式、支承结构的类型和布置,然后由幕墙厂商对这总体要求进行细化,作出深化设计和施工图设计,并付诸实施。通常包括以下内容:
1)确定采光顶的性能:抗
风压变形、
气密、
水密性能要求,按国家节能标准确定
保温、
隔热、
遮阳等指标;
2)设计排气
窗、排烟窗:当采光顶高度不大于12m时,可以采用自然排风、排烟;高度大于12m时,应采用机械排烟;
3)
排水设计:确定排水方案,布置排水通路,选择屋面合适的坡度;
4)
防雷设计:除非周围建筑能提供防雷保护,否则要设置独立防雷系统;
5)
防火（词条“防火”由行业大百科提供）设计:对支撑钢结构加设防火
保护层,或加设喷淋设各;
6)安全措施:主要考虑合理选用面板材料和设计合理的连接构造,防止面板破碎坠落伤人。
7)遮阳设计:设置
遮阳帘、
遮阳板;选择手动、电动和智能化系统并进行控制系统设计。
2.4 点支式玻璃采光顶的结构设计
2.4.1 荷载和
地震作用采光顶的荷载和地震作用的决定,原则上参照国家标准《
建筑结构荷载规范》GB5O009和《
建筑抗震设计规范》GB5O011的规定。
1)重力荷载
作用于采光顶的自重、
活荷载和
雪荷载,可按荷载规范的规定。对有可能积水的采光顶,尚应考虑50年一遇、20分钟暴雨下的可能积水量。
2)地震作用
采光顶应考虑
竖向地震作用和水平地震作用。对于面板和直接连结面板的支承结构,其地震作用按下式计算:
Eh=5‰axG(水平地震作用) (2.4.1a)
Ev=3α maxG(竖向地震作用) (2.4.2b)
其中,αmax为地震作用系数,由设计烈度决定,G为面板和直接相连的支承结构的自重。
间接支承面板的支承结构,与
主体结构一起,通过地面反应分析决定其地震作用。
3)
风荷载
根据荷载规范的基本原则,作用于采光顶的风荷载可按下式计算:
Wk=β uzusWr。(2.4.1.3)
其中,W。为80年一遇的
基本风压:uz为高度系数,均可按荷载规范采用。
us为体型系数,可按规范采用。由于采光顶形状复杂,受周围环境影响显著,宜进行
风洞试验来决定其数值。
β为风的动力作用系数。对于面板和与面板直接相连的支承结构,β 取
阵风系数,其值按荷载规范取用;对于间接支承面板的支承结构,β 取
风振系数（词条“风振系数”由行业大百科提供）βgz,宜采用动力分析方法决定。对于
刚性支承结构,β z可近似取1.2~1.6;柔性支承结构,βz可近似取1.5～2.0。
2.4.2 荷载和
作用效应组合
我国目前结构设计采用多系数的设计方法。荷载和作用效应的
标准值（词条“标准值”由行业大百科提供）应按荷载规范的规定进行组合,得出其设计值:
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