透光屋面设计
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屋面工程技术规范GB 50345-20121 总则1.0.1 为提高我国屋面工程技术水平,做到保证质量、经济合理、安全适用、环保节能,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于房屋建筑屋面工程设计和施工。
1.0.3 屋面工程的设计和施工,应遵守国家有关环境保护、建筑节能和防火安全等有关规定,并应制定相应的措施。
1.0.4 屋面工程的设计和施工除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准规定。
2 术语2.0.1 屋面工程 roof project由防水、保温、隔热等构造层所组成房屋顶部的设计和施工。
2.0.2 隔汽层 vapor barrier阻止室内水蒸气渗透到保温层内的构造层。
2.0.3 保温层 thermal insulation layer减少屋面热交换作用的构造层。
2.0.4 防水层 waterproof layer能够隔绝水而不使水向建筑物内部渗透的构造层。
2.0.5 隔离层 Isolation layer消除相邻两种材料之间粘结力、机械咬合力、化学反应等不利影响的构造层。
2.0.6 保护层 protection layer对防水层或保温层起防护作用的构造层。
2.0.7 隔热层 insulation layer减少太阳辐射热向室内传递的构造层。
2.0.8 复合防水层 compound waterproof layer由彼此相容的卷材和涂料组合而成的防水层。
2.0.9 附加层 additional layer在易渗漏及易破损部位设置的卷材或涂膜加强层。
2.0.10 防水垫层 waterproof cushion设置在瓦材或金属板材下面,起防水、防潮作用的构造层。
2.0.11 持钉层 nail-supporting layer能够握裹固定钉的瓦屋面构造层。
2.0.12 平衡含水率 equilibrium water content在自然环境中,材料孔隙中所含有的水分与空气湿度达到平衡时,这部分水的质量占材料干质量的百分比。
透光屋面设计(一)栏目:幕墙技术发布时间:2008-12-5 阅读次数:1961 概述透光屋面也称为采光顶,它由透光面材和支承结构组成,是一个完整的结构系统。
透光屋面通常与竖直平面交角大于15°。
与竖向平面交角小于15°的部份归入建筑幕墙。
多数情况下透光屋面的底平面接近于水平面或者处于水平面上。
由于建筑功能和建筑艺术的要求,透光屋面常常和不透光的屋面(如金属屋面)构成一个屋面的整体。
如国家大剧院为平面212m×143m、高45.8m的落地椭球穹顶。
两端为金属钛板屋面,中部则为透明的玻璃屋面。
玻璃穹顶由中央向四周倾斜度不断加大,周边部分与竖向平面夹角往往小于15°,已进入幕墙的范畴。
由于在同一屋面上难以完全划分屋面与幕墙,因此其设计与施工也常要参照现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102和《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133的相应规定。
目前,《采光顶与金属屋面工程技术规范》正在筹划编制中。
2 透光屋面的选型2.1 透光屋面的外形建筑师根据建筑艺术和建筑功能首先决定透光屋面的外部形状。
常用的透明屋面外形有以下几大类。
1.平面及若干个平面的组合平面透光屋面可以水平放置或倾斜放置。
实际上由于排水的需要,水平放置的屋面也有一定的排水坡度(通常3%左右)。
若干个平面组成折面或角锥面,也广泛应用于公共建筑和标志性建筑,其中最有名的是巴黎卢浮宫玻璃金字塔(底边:36m×36m)。
天津泰达植物园的四角锥底边达50m×50m。
2.微弯双曲面和扁平双曲面微弯双曲面和扁平双曲面在任意正交方向,曲率的乘积(高斯曲率)大于零:K=KxKy>0多数情况下曲面正放,形成上凸采光屋面;也有些工程采用下凹反放的方式,此时要采用内排水措施。
微弯双曲面的矢高f通常为跨度的1/15~1/30;扁平双曲面的矢高f通常为跨度的1/5~1/15。
低矢高可以降低室内空间高度,有利于节约能源。
屋面玻璃釆光顶设计玻璃釆光顶承载性能分级4.10.1玻璃采光顶是指由直接承受屋面荷載和作用的玻璃透光面板与支承体系所组成的围护结构,与水平面的夹角小T- 75°的围护结构和装饰性结构。
玻璃采光顶作为建筑的外围护结构,其造型是建筑设计的重要内容,设计者不仅要考虑建筑造型的新颖、美观,还要考虑建筑的使用功能、造价、环境、能耗、施工条件等诸多因素,需重点对结构类型、材料和细部构造方面进行设计。
玻璃釆光顶的支承结构主要有钢结构、钢索杆结构、铝合金、结构等,采光顶的支承形式包括桁架、网架、拱壳、圆穹等:玻璃采光顶应按围护结构设计,主要承受口重以及直接作用于其上的风雪荷载;、地震作用、温度作用等,不分担主体结构承受的荷载或地震作用。
玻璃采光顶应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能够适应主体结构的变形及承受可能出现的温度作用。
同时,玻璃釆光顶的构造设计除应满足安全、实用、美观的耍求外,尚应便于制作、安装、维修保养和局部更换。
4.10.2玻璃采光顶的物理性能主要包括承载性能、气密性能、水密性能、热工性能、隔声性能和釆光性能。
性能耍求的高低和建筑物的功能性质、重耍性等有关,不同的建筑在很多性能上是有所不同的,玻璃采光顶的物理性能应根据建筑物的类别、高度、体型、功能以及建筑物所在的地理位置、气候和环境条件进行设计。
如沿海或经常有台风的地区,要求玻璃采光顶的风圧变形性能和雨水渗漏性能高些;风沙较大地区,要求玻璃釆光顶的风压变形性能和空气渗透性能高些:寒冷地区和炎热地区,要求采光顶的保温隔热性能良好。
下面列出现行国家标准《建筑玻璃采光顶》JG/T 231中有关玻璃采光顶的承載性能、气密性能、水密性能、热工性能、隔声性能、采光性能等分级指标,供设计人员选用。
1承载性能:玻璃釆光顶承载性能分级指标S应符合表7的规定。
2 Sffi 为最不利组合荷載标准值;3分级指标fiis 为绝对值。
2气密性能:玻璃采光顶开启部分,采用圧力差为lOPa 时的开启缝长空气渗透量q 作为分级指标,分级指标应符合表8的规定;玻璃采光顶整体(含开启部分)采用压力差为 lOPa时的单位面积空气渗透量qn 作为分级指标,分级指标应符合表9的规定。
膜结构屋面施工方案1. 引言膜结构屋面是一种现代化的建筑结构形式,它通过膜材料的应用实现了轻质、高强度和透光性的特点。
本文将介绍膜结构屋面的施工方案,包括施工前的准备工作、膜材料的选取和固定方式等。
希望通过本文的介绍,能够帮助读者更好地了解和应用膜结构屋面。
2. 施工前准备工作在开始膜结构屋面的施工之前,需要进行一系列的准备工作,以确保施工的顺利进行。
2.1. 设计方案确认施工前,需要与设计师确认膜结构屋面的设计方案。
设计方案应包括膜材料的选取、支撑结构的设计和布置等。
确认设计方案后,方可进行下一步准备工作。
2.2. 搭建施工平台在开始施工之前,需要搭建施工平台,以确保施工过程中的安全。
施工平台应稳固可靠,能够承受工人和材料的重量。
同时,在选择施工平台的材料时,应考虑到膜结构屋面的特点,选择不会对膜材料造成损害的材料。
2.3. 材料准备施工前需要准备好所需的膜材料和相关辅助材料。
膜材料的选取应符合设计要求,并确保质量可靠。
辅助材料包括螺栓、接头等,需要根据设计方案中的要求准备相应的数量。
3. 膜材料的选取膜结构屋面的质量和效果与选用的膜材料密切相关。
在选择膜材料时,需要考虑以下几个方面:3.1. 膜材料的性能膜材料的性能包括抗拉强度、耐候性、防火性等。
根据实际需求,选择具有合适性能的膜材料。
3.2. 膜材料的颜色膜材料的颜色会直接影响到建筑的整体效果。
根据设计要求,选择与建筑整体风格相协调的颜色。
3.3. 膜材料的透光性膜结构屋面的透光性决定了室内的光照情况。
根据建筑的功能和使用要求,选择适合的透光性膜材料。
3.4. 膜材料的保温性能膜结构屋面的保温性能很重要,能够有效地降低能耗。
选择具有较好保温性能的膜材料,有利于提高建筑的能源利用效率。
4. 膜结构屋面的固定方式膜结构屋面的固定方式通常有以下几种:4.1. 钢索固定钢索固定是一种较为常见的固定方式。
通过在支撑结构上安装钢索,将膜材料拉紧固定在支撑结构上,确保其平整和牢固。
阳光屋面板施工方法一、简介阳光屋面板是一种常用于室外或阳光房屋顶的建筑材料,具有良好的透光性和隔热性能。
本文将介绍阳光屋面板的施工方法,帮助您了解如何正确安装和维护阳光屋面板。
二、材料准备1. 阳光屋面板:选择适合的材质和规格的阳光屋面板,常见的有塑料或玻璃纤维板材。
2. 支撑结构:根据需要和设计要求,选择合适的支撑结构,如金属框架或木材框架。
3. 安装工具:准备好必要的工具,如螺丝刀、电钻、切割工具、扎带等。
三、施工步骤1. 安装支撑结构:根据设计图纸或计划,搭建好支撑结构。
确保结构稳固,并按照规定的距离和位置安装横梁和纵梁。
2. 测量和准备阳光屋面板:在支撑结构上测量,确认阳光屋面板的尺寸和形状。
使用切割工具将阳光屋面板剪裁成适合的尺寸。
在剪裁阳光屋面板时,要注意保持边缘整齐,以确保后续的安装质量。
3. 安装阳光屋面板:将准备好的阳光屋面板放置在支撑结构上。
使用螺丝刀或电钻将阳光屋面板固定在支撑结构上,确保每个阳光屋面板都固定得牢固。
4. 连接和密封:安装完阳光屋面板后,使用扎带或专用的密封条连接阳光屋面板之间的缝隙,以防止水和其他杂质渗入。
5. 配置和调整:根据需要和实际情况,调整阳光屋面板的倾斜角度和位置,以获得最佳的采光效果和排水功能。
6. 清洁和维护:定期清洁阳光屋面板,去除尘埃、树叶和其他杂物。
使用柔软的布或海绵擦拭阳光屋面板表面,避免使用有腐蚀性的清洁剂。
四、注意事项1. 安全保护:在施工过程中,注意安全防护措施,佩戴好安全帽和手套,避免发生意外伤害。
2. 防止损坏:在整个施工和维护过程中,要避免对阳光屋面板产生冲击或划伤,以免影响其使用寿命和外观效果。
3. 抗风能力:在设计支撑结构和施工过程中,要考虑到阳光屋面板的抗风能力。
确保结构稳定和牢固,以应对恶劣天气条件。
4. 温度限制:在施工时,避免在太高或太低的温度下进行。
温度过高或过低可能会影响阳光屋面板的安装效果和性能。
五、结语通过本文的介绍,您已经了解了阳光屋面板的施工方法。
透光屋面设计中国建筑科学研究院赵西安(北京,100013)摘要:透光屋面已广泛应用于各种大型公共建筑、办公楼和宾馆的中庭,其适用性和安全性日益受到关注,目前我国尚未有相应的工程标准。
本文讨论了透光屋面设计中的一些主要问题,其中包括:材料选用、建筑设计和结构设计。
关键词:透光屋面建筑设计结构设计1概述透光屋面也称为采光顶,它由透光面材和支承结构组成,是一个完整的结构系统。
透光屋面通常与竖直平面交角大于15°。
与竖向平面交角小于15°的部份归入建筑幕墙。
多数情况下透光屋面的底平面接近于水平面或者处于水平面上。
由于建筑功能和建筑艺术的要求,透光屋面常常和不透光的屋面(如金属屋面)构成一个屋面的整体。
如国家大剧院为平面212m×143m、高45.8m的落地椭球穹顶。
两端为金属钛板屋面,中部则为透明的玻璃屋面。
玻璃穹顶由中央向四周倾斜度不断加大,周边部分与竖向平面夹角往往小于15°,已进入幕墙的范畴。
由于在同一屋面上难以完全划分屋面与幕墙,因此其设计与施工也常要参照现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102和《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133的相应规定。
目前,《采光顶与金属屋面工程技术规范》正在筹划编制中。
2透光屋面的选型2.1 透光屋面的外形建筑师根据建筑艺术和建筑功能首先决定透光屋面的外部形状。
常用的透光屋面外形有以下几大类。
1.平面及若干个平面的组合平面透光屋面可以水平放置或倾斜放置。
实际上由于排水的需要,水平放置的屋面也有一定的排水坡度(通常3%左右)。
若干个平面组成折面或角锥面,也广泛应用于公共建筑和标志性建筑,其中最有名的是巴黎卢浮宫玻璃金字塔(底边:36m×36m)。
天津泰达植物园的四角锥底边达50m×50m。
2.微弯双曲面和扁平双曲面微弯双曲面和扁平双曲面在任意正交方向,曲率的乘积(高斯曲率)大于零:>0多数情况下曲面正放,形成上凸采光屋面;也有些工程采用下凹反放的方式,此时要采用内排水措施。
微弯双曲面的矢高f通常为跨度的1/15~1/30;扁平双曲面的矢高f通常为跨度的1/5~1/15。
低矢高可以降低室内空间高度,有利于节约能源。
3.柱面一根直线(母线)沿着另一根曲线(准线)平行移动,便形成柱面。
柱面为单曲面,其高斯曲率为零:当准线为圆弧时,形成最常用的圆柱面。
此外,还有椭圆柱面和抛物线柱面,以及沿波形曲线生成的波形柱面。
4.穹顶穹顶通常是球面或椭球面的一部份,位于建筑物的顶部。
在许多大型公共建筑中,则常为落地的半球或半椭球。
穹顶往往涵盖了墙体和屋面。
5.双曲抛物面双曲抛物面常称为马鞍形曲面。
它在两个正交方向上曲率的方向相反,高斯曲率小于零:<0双曲抛物面通常由张拉双向索网或双向受拉膜生成。
6.其它任意形状的曲面有时,因建筑艺术的要求,透光屋面可以采用形状复杂的或者组合的曲面,这时屋面的形状只能通过其曲面各点的三维坐标来描述。
采用复杂形状透光屋面的著名工程有英国伦敦大英博物馆扩建部份、意大利米兰的新会议展览中心等。
2.2 透光面板的相对位置在多数情况下,透光面板位于支承结构的上面或外面,将支承结构包封在室内。
但有时建筑师为了强调支承结构的形式美,也可以将支承结构显露在室外,透光面板位于支承结构的下面或内面,形成倒挂面板。
北京香山植物园温室的蜗壳部份,钢管桁架外露,中空玻璃倒挂在桁架下面。
英国伦敦滑铁卢高速列车站、德国法兰克福机场高速列车站、德国莱比场国际博览会等,均为倒挂玻璃透明屋面。
2.3 面板的支承方式透光面板可采用四边金属框支承。
与玻璃幕墙的面板类似,框支承面板可采用明框、半隐框和隐框方式。
在屋面坡度较大时,雨水不容易滞留,可采用明框面板。
通常半隐框面板的外露金属框与排水方向一致布置,避免灰尘和雨水积聚。
玻璃面板还可以采用点支承,通过钢爪或夹板固定玻璃。
2.4 支承结构支承结构可以采用玻璃肋,玻璃肋宜采用夹层玻璃,防止破碎坠落。
点支承玻璃中的玻璃肋,应采用钢化夹层玻璃。
绝大多数支承结构为钢结构。
可以划分为刚性结构、柔性结构和混合结构三大类:1.刚性结构:梁、拱、树状支柱;桁架和网架;单层和双层网壳等。
2.柔性结构:张拉杆索体系;自平衡索杆体系;索网;整体张拉索穹顶等。
3.混合结构:同时采用刚性结构和柔性结构的支承体系。
3材料3.1 透光面板3.1.1 玻璃大多数透光屋面的面板采用玻璃,选择玻璃的品种时应考虑以下因素:1.安全为防止玻璃坠落飞散伤人,透光屋面的中空玻璃内侧(下侧)玻璃宜采用夹层玻璃;单片玻璃也宜采用夹层玻璃。
工业厂房的采光天窗,允许采用夹丝玻璃。
玻璃中的夹丝在边缘容易生锈使玻璃染上黄褐斑,影响美观,民用建筑一般不采用。
2.承载力当承载力有要求时,可采用钢化玻璃。
点支承玻璃,支承处的孔洞和夹板下会产生大的应力集中,应采用钢化玻璃及其制品。
由于钢化玻璃有自爆的可能,为防止玻璃肋自爆使面板失去支承而坠落,玻璃肋不应采用单片钢化玻璃。
点支承玻璃肋应采用钢化夹层玻璃。
3.节能国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189已经颁布,对透光部份的传热系数K和遮阳系数S已经提出了明确要求。
可以采用LowE玻璃来降低能耗,双银LowE中空玻璃可以达到传热系数K的要求。
采用阳光反射玻璃、本体着色玻璃和遮阳LowE玻璃可以降低遮阳系数。
有时还可以采用彩釉印花玻璃。
当仅靠玻璃自身无法达到遮阳要求时,只能另加遮阳板或遮阳帘。
3.1.2 聚碳酸酯板聚碳酸酯板(即PC板)也称阳光板,质轻,不发脆,上海铁路南站圆形屋面部分已经大面积采用。
目前在一般工程中应用还不多,主要是人们担心其耐老化性能比不上玻璃。
而且PC板在雨和冰雹冲击下会发生大的声响,被称为钢鼓效应,不便用于对噪声控制较严的工程中。
透明聚炭酸酯板的透光率依厚度不同,可为65%~80%,着色板的透光率与颜色和厚度有关,从25%到65%都有,可按需要选择。
3.1.3 ETFE薄膜和薄板ETFE薄膜为乙烯--四氟乙烯共聚物,透光度可达95%,有较高的抗拉强度,良好的耐久性和不燃性。
常用厚度为:薄膜0.05~0.5mm,薄板0.5mm~2mm。
国家体育场(鸟巢)采用ETFE薄膜作为透光屋面。
国家游泳馆(水立方)则采用厚度为0.25mm和0.20mm的三层蔚蓝色薄膜做成充气气枕,作为墙体和屋面的面料。
气枕共约3000个,大小形状各异,最大尺寸为9m,厚2.5m。
气枕充气气压为100Pa。
3.2金属材料3.2.1 铝合金型材铝合金型材主要用于铝框、柃条和梁。
其性能应符合现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102的相关规定。
3.2.2 碳素结构钢和低合金结构钢这是支承钢结构的大宗材料,包括热轧型钢、钢管和冷成型薄壁型钢。
常用材质为Q235和Q345,要求有良好的可焊性能。
表面常采用聚氨酯喷涂和氟碳喷涂。
3.2.3 不锈钢材不锈钢材主要用于钢管结构和拉杆、连接件、点支承爪件。
宜采用奥氏体不锈钢,304、316牌号。
拉索通常采用不锈钢绞线,其直径不应小于8mm。
4建筑设计4.0 建筑设计的范围目前,透光屋面的建筑设计分别由设计院的建筑师和承建厂商进行。
设计院主要由建筑功能和建筑艺术的要求,对屋面进行选型,确定其形状、支承状态、板块划分、支承结构的类型和布置,进行热工性能设计并选用面板材料。
然后厂商根据这些要求进行深化设计,出施工图并付诸实现。
除选型和板块划分外,建筑设计通常还包含以下内容:确定建筑性能;排气排烟窗设计;排水;防火;防雷;安全措施;遮阳装置;清洗装置。
4.1 建筑功能设计4.1.1 风压变形在荷载标准值q k作用下,刚性支承屋面的挠度不宜大于跨度的1/250。
柔性支承屋面的挠度不宜大于跨度的1/200;索网的挠度不宜大于跨度的1/40。
进行风压变形检测时,除挠度满足上述要求外,透光屋面不应出现面板破碎、板缝渗水漏气和其它破损现象。
4.1.2 气密性能在有空调、采暖、通风的要求时。
屋面的气密性能不应低于3级。
并宜通过试验予以验证。
4.1.3 水密性能在热带风暴和台风袭击地区,水密性设计可按下式取值,固定部分取值不宜小于1000Pa:(1)式中P----水密性设计值(Pa)----基本风压(KN/m2),按规范GB50009采用;----风压高度变化系数,按规范GB50009采用;----体型系数,可取1.2。
在其它地区,可按式(1)计算值的70%采用,且固定部分不宜低于700Pa。
由上述取值P可决定屋面固定部份的水密性等级。
开启部份水密性按与固定部份相同等级采用。
水密性能宜通过水密试验验证。
4.1.4 保温隔热性能透光屋面的保温隔热性能要求按《公共建筑节能设计标准》GB50189决定。
选定面板材料后,分别进行热工计算。
4.1.5 光学性能和遮阳设施根据遮阳系数要求和透光条件选用相应的玻璃牌号,决定是否采用遮阳措施。
4.2 排气窗和排烟窗复盖面积较大的透光屋面,宜设置排气窗、排烟窗。
当屋面高度不大于12m,可采用开启扇自然排风、排烟;当屋面高度大于12m时,应采用机械排风、排烟。
排气窗、排烟窗的开闭宜采用电动方式。
4.3 排水设计要根据透光屋面的外形,合理组织排水途径,设置天沟、落水管等排水设施。
排水量宜考虑当地50年一遇、20分钟最大降雨量。
排水口应有防止堵塞的措施。
平屋面要有排水坡度,考虑到玻璃自身有向下的弯曲,屋面总排水坡度不宜小于3%。
索网有很大的挠度,平面索网宜倾斜布置以防止中部积水。
有可能结露时,透光屋面室内侧应设接水槽并形成冷凝水的排水系统。
接水槽也可以结合支承结构的型材截面形式统一考虑,此时应注意各层型材截面接水槽的位置要相配合,应能顺畅排水。
4.4 防火屋面支承结构的防火要求要根据室内空间的情况决定。
屋面高度较大,室内可燃物也较少的条件下,屋面支承结构可不设防火表面层。
一般情况下支承钢结构宜设置表面防火涂层。
大型公共建筑(如会展中心等)室内设有防火玻璃隔断时,处于防火隔断两侧的屋面板块应采用防火玻璃及其制品。
4.5 防雷如果透光屋面周边与较高的建筑紧邻,周边建筑能提供有效防雷能力,则较低的屋面不必单独进行防雷设计。
一般情况下,透光屋面的金属支承结构应相互导通,形成完整的防雷体系,并与主体结构防雷体系连通。
必要时,可在屋面最高点设置接闪器。
屋面钢结构应与主体结构防雷体系连接,利用主体结构防雷系统接地,构成导电回路。
实测透光屋面支承结构的接地电阻不宜大于5Ω。
4.6 安全措施4.6.1 玻璃透光屋面的单片玻璃宜采用夹层玻璃;中空玻璃的室内侧宜采用夹层玻璃。
点支承面板的夹层玻璃应由钢化玻璃制作。
玻璃肋应采用夹层玻璃;点支承玻璃肋应采用钢化夹层玻璃。
4.6.2 倒挂隐框玻璃倒挂隐框玻璃应加金属连接件,防止结构胶失效导致玻璃坠落。