建筑玻璃采光顶的分类及结构形式设计

【玻璃屋顶又称玻璃采光顶】随着我国建设事业的发展，大量民用建筑的建造，各种类型的玻璃采光顶（玻璃屋顶、玻璃天窗），亦开始被广泛应用于宾馆饭店、车站、机场候机楼、商业城、百货大厦、展览馆、体育馆、博物馆及医院等。

大面积天井上加盖各种形式和颜色的玻璃采光顶，构成一个不受气候影响的室内玻璃顶空间。

人们不仅能享受自然光照射，又能观望晴空，倍受人们欢迎。

玻璃顶中庭在建筑中是室内一个天然采光的中心空间，这个空间起着组织，协调周围建筑的作用。

带玻璃顶的建筑一般在布局上比较紧凑，更有效组织流畅的室内空间交流，并具有良好的导向性，还可以创造特有的空间序列。

沉浸在阳光明亮的室内环境不受室外季节气温的影响，给人带来舒适愉快的气氛，同时它具有明显的节能潜力各种玻璃采光顶的设计应对防火、防水、安全、保温等方面作出周密的构造细部处理，并要注意材料的选用得当。

为了预防玻璃采光顶的特殊火灾危险，如烟的透光厅内积聚，并通过该厅向各层扩散，火焰通过敞开的大厅在各层间的蔓延，疏散出路得不到保护，火源和烟源较难约束，给灭火带来困难，各国防火规范和标准都有严格的要求，要求设置必要的防火灭火设备，报警设备，要求考虑烟气的有效控制和排除。

玻璃采光顶的分类按造型分类单体玻璃采光顶群体玻璃采光顶连体玻璃采光顶1、单体玻璃采光顶分为：单坡、双坡、三坡（三菱锥）、四坡（包括四菱锥）、半园、1/4园、多角锥、园锥、园穹等。

2、群体玻璃采光顶：是在一个屋顶系统上，由若干单体玻璃采光顶在结构件支承体系上组合成一个玻璃采光顶的群体，其形式可随意变化。

3、连体玻璃采光顶：是由几种玻璃采光顶和玻璃幕墙以共用杆件连成一个整体的玻璃顶和墙面系统，可以设计出成百个不同形状的玻璃采光顶。

按制作方法分类1、玻璃镶嵌式铝合金采光顶：铝合金明框采光顶构造方式大多数是由倾斜或水平的铝合金组成的框格上镶嵌玻璃，并用铝合金压板固定夹持玻璃，玻璃采光顶的顶盖的围护构件，框格本身固接在承重结构上，由它传递采光顶的自重、风荷载、雪荷裁。

关于玻璃采光顶建筑的结构分析及其荷载作用与组合Structural Analysis on Buildings with Glass Lighting Roof and Their Loading Function and Assembling□ 李 少 甫 ／文摘 要 本文简介了玻璃采光顶建筑结构及其支承结构的组成 、 ； ： 类型 受力分析特点 主要荷载 、 ； 作用计算及其 效应组合的不同方法的比较。

关键词 玻璃采光顶建筑结构； ： 荷载作用效应组合 ；一、 璃采光顶建筑结构的组成与类 玻 型 １、 玻璃采光顶建筑是指以玻璃为覆 面层并室内透光的屋顶建筑， 其结构是 支承该建筑的结构构筑物。

２、 玻璃采光顶建筑结构的组成 是由玻璃面层、 璃的支持连接件 玻 和其支承结构组成。

按玻璃的受力支持 状况可以分为点支式的或框 （线） 支式的 两类。

前者的玻璃， 在支持点处可以是有 孔的， 也可以是无孔的 后者的玻璃均是 ； 无孔的。

３、 玻璃采光顶建筑的支承结构的类 型 ・ 按玻璃采光顶建筑支承结构的受力 独立性特点可分为 相对独立但座落于 ： 其下基本结构的附属性结构体系， 和与 座落于其下结构共同组成的非独立的共 体性结构体系 ； ・ 按其支承结构体系构件的受力工作 特 性 可 分 为：梁 格 、 架 、 架 、 架 、 桁 网 刚 拱架、 拉索杆、 合、 交体系等。

张 组 杂 梁 是受有横向荷载弯曲工作的构件； 桁架、 网架结构体系在节点荷载作用下， 其杆 件主要受轴向力作用 刚架和拱架在荷 ； 载作用下杆件受有弯矩、 剪力和轴向力 ； 张拉索杆结构体系的张拉索 （或链杆 ） 的 内力始终保持正定， 即不可处于受压状 态下工作 ， 否则体系的性质将要改变 。

当然， 合结构体系具有所组合结构构件 组 的 受 力 工 作 性 能；而 杂 交 结 构 体 系 除 具 有新的工作特性外， 可能具有所杂交 尚 结构的一些受力工作特征。

玻璃采光顶设计4.10.1 玻璃采光顶设计应根据建筑物的屋面形式、使用功能和美观要求，选择结构类型、材料和细部构造。

4.10.2 玻璃采光顶的物理性能等级，应根据建筑物的类别、高度、体形、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。

玻璃采光顶的物理性能分级指标，应符合现行行业标准《建筑玻璃采光顶》JG/T 231的有关规定。

4.10.3 玻璃采光顶所用支承构件、透光面板及其配套的紧固件、连接件、密封材料，其材料的品种、规格和性能等应符合国家现行有关材料标准的规定。

4.10.4 玻璃采光顶应采用支承结构找坡，排水坡度不宜小于5％。

4.10.5 玻璃采光顶的下列部位应进行细部构造设计：1 高低跨处泛水；2 采光板板缝、单元体构造缝；3 天沟、檐沟、水落口；4 采光顶周边交接部位；5 洞口、局部凸出体收头；6 其他复杂的构造部位。

4.10.6 玻璃采光顶的防结露设计，应符合现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176的有关规定；对玻璃采光顶内侧的冷凝水，应采取控制、收集和排除的措施。

4.10.7 玻璃采光顶支承结构选用的金属材料应作防腐处理，铝合金型材应作表面处理；不同金属构件接触面之间应采取隔离措施。

4.10.8 玻璃采光顶的玻璃应符合下列规定：1 玻璃采光顶应采用安全玻璃，宜采用夹层玻璃或夹层中空玻璃；2 玻璃原片应根据设计要求选用，且单片玻璃厚度不宜小于6mm；3 夹层玻璃的玻璃原片厚度不宜小于5mm；4 上人的玻璃采光顶应采用夹层玻璃；5 点支承玻璃采光顶应采用钢化夹层玻璃；6 所有采光顶的玻璃应进行磨边倒角处理。

4.10.9 玻璃采光顶所采用夹层玻璃除应符合现行国家标准《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》GB 15763.3的有关规定外，尚应符合下列规定：1 夹层玻璃宜为干法加工合成，夹层玻璃的两片玻璃厚度相差不宜大于2mm；2 夹层玻璃的胶片宜采用聚乙烯醇缩丁醛胶片，聚乙烯醇缩丁醛胶片的厚度不应小于0.76mm；3 暴露在空气中的夹层玻璃边缘应进行密封处理。

设计说明工程概况工程内容为车道入口玻璃采光顶等。

二、工程结构设计技术指标根据本建筑地理位置，采用烟台地区50年一遇基本风压(s o=O.55KN/m2),抗震烈度按7度，设计基本地震加速值为0.1g ,，第二组。

地面粗糙度按B类进行采光顶结构设计。

采光顶的抗震、防雷、防火性能均按采光顶规范要求进行施工。

三、结构特点说明框架结构玻璃采光顶结构形式：钢框架简支玻璃采光顶。

结构特点：通透性、结构强度高。

材料选用：顶部采用6+1.14pvb+6钢化夹胶玻璃。

；主受力方向采用150X 100X4钢方管，附框架采用口80X80X4钢方官；钢材米用Q235钢材，表面氟碳喷涂处理。

耐候密封胶及结构胶采用了国产单组分系列产品。

装饰位置：车道主入口。

四、设计依据该设计以威海小区车道采光顶工程施工图为设计依据，并符合以下国家设计施工规范：《玻璃采光顶工程技术规范》JG J/102《建筑玻璃应用技术规程》JG J133《金属与石材采光顶工程技术规范》JGJ133《建筑幕墙》GB/T 21086《建筑玻璃采光顶》J G/T231《点支式玻璃幕墙技术规程》CECS127《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138《建筑采光顶气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T/T15227 《建筑结构荷载规范》GB50009《建筑物防雷设计规范》GB50057《建筑防火设计规范》GB50016《建筑抗震设计规范》GB50011《民用建筑热工设计规范》GB50176《铝合金结构设计规范》GB50429《钢结构设计规范》GB50017《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB15763.2《建筑用硅酮结构密封胶》G B16776《采光顶玻璃接缝用密封胶》JC/T882《工业用橡胶板》G B/T5574《混凝土结构设计规范》G B50010《建筑采光设计标准》GB50033设计方案的主要技术参数1＞烟台地区50年一遇基本风压：0.55KN/ m22、地震抗震设防烈度：7度。

玻璃采光顶玻璃采光顶一、玻璃采光顶的概述采光顶（Skylight）,由透光面板与支撑体系组成，不分担主体结构所受作用且与水平方向夹角小于75°的建筑围护结构。

玻璃采光顶具有通透、采光的功能，在建筑中起到了画龙点晴的作用。

二、玻璃采光顶的分类玻璃采光顶可按照玻璃面板支撑形式和支撑结构形式进行分类。

其中玻璃采光顶按面板支撑结构形式可分为：框架玻璃采光顶（半隐框或隐框）、点式玻璃采光顶、全玻式玻璃采光顶；按支撑结构形式可分为：钢结构玻璃采光顶、铝结构玻璃采光顶、索结构玻璃采光顶、索穹顶结构玻璃采光顶、玻璃结构采光顶、以及其他支承结构玻璃采光顶。

本章按照玻璃面板支撑结构形式对工程设计中常经常采用的玻璃采光顶进行简要阐述。

三、玻璃采光顶的构造1、框架式玻璃采光顶框架式玻璃采光顶是指玻璃面板通过框架式实现和支撑结构连接固定的形式，框架式玻璃采光顶的主要构造层次为：玻璃面板——铝合金副框（铝合金压座）——铝合金压座——转接件（钢材或铝材）——支撑结构体系（钢结构或铝结构）——遮阳系统（根据需要设置）——防坠落安全构造措施（根据需要设置）。

根据相关规范要求，考虑到采光的安全性及节能要求，设计中采光顶钢化玻璃应采用均质钢化玻璃或超白钢化玻璃，以降低玻璃的自爆率，提高采光顶的安全性；当采光顶的玻璃最高点距离地面或楼面的距离大于3米时，应采用夹层玻璃或夹层中空玻璃，且夹胶层位于下侧；针对重点工程，在人流比较密集的采光顶下侧采取安全构造措施:诸如增加金属格栅或不锈钢丝网等，以防止玻璃破裂后整体脱落。

同时，根据建筑采光及遮阳的需要可在玻璃采光顶的外部设置遮阳百叶或在室内设置遮阳卷帘，以保证室内的舒适性。

2、框架式玻璃采光顶的结构形式框架式玻璃采光顶主要受力结构形式可采用钢结构梁系框架、钢结构桁架、钢结构拱和组合拱结构、铝合金梁系框架等形式。

(1) 钢结构梁系框架梁系结构玻璃采光顶系统包括单梁、主次梁、交叉梁等，是采光顶常用支撑结构，受力明确，计算方便，加工及施工安装比较简单，应用于玻璃雨篷和中小跨度的玻璃屋顶。

屋面玻璃采光顶设计玻璃采光顶承载性能分级4.10.1 玻璃采光顶是指由直接承受屋面荷载和作用的玻璃透光面板与支承体系所组成的围护结构，与水平面的夹角小于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。

玻璃采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，主要承受自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，玻璃采光顶的构造设计除应满足安全、实用、美观的要求外，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、隔声性能和采光性能。

性能要求的高低和建筑物的功能性质、重要性等有关，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压变形性能和雨水渗漏性能高些；风沙较大地区，要求玻璃采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载性能、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：玻璃采光顶承载性能分级指标S应符合表7的规定。

2 气密性能：玻璃采光顶开启部分，采用压力差为10Pa时的开启缝长空气渗透量q L 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10Pa时的单位面积空气渗透量q A作为分级指标，分级指标应符合表9的规定。

玻璃采光顶结构的荷载及组合(1、玻璃采光顶结构的定义(1)屋盖(roofsystem)根据《建筑结构设计术语和符号标准》(GB／T50083―97)定义如下：在房屋顶部，用以承受各种屋面作用的屋面板、屋面梁或屋架及支撑系统组成的部件或以拱、网架、薄壳和悬索等大跨空间构件与支承边缘构件所组成的部件的总称。

(2)屋面板(roofplate；roofboard；roofslab)定义如下：直接承受屋面荷载的面板。

(3)玻璃采光顶定义如下：屋面板为玻璃的屋盖。

若以面板对地面倾角来分：幕墙指对地面倾角在75度-105度(90度±15度)范围内的墙体；竖直的为一般幕墙，其它为斜幕墙(内倾为75度―90度，外倾为90度-105度)。

在90度±15度范围外均为屋盖。

建筑玻璃采光顶是屋面板为硅酸盐系玻璃的屋盖；(4)玻璃雨篷是非封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃屋顶是封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃采光顶承受的荷载包括自重、风荷载、活荷载、雪荷载。

还应考虑非对称荷载的作用和效应；必要时还需考虑冰荷载、积雪荷载、积水荷载的作用和效应；此外还需考|考试|大|虑地震、温度变化、地基变形等作用。

风荷载是垂直作用于采光顶表面，自重、活荷载、雪荷载及其它荷载是采光顶水平投影面的荷载，荷载作用方向和分布是不同的，不能简单的将计算结果相加，而必须转换成同一作用方向与同一种分布的计算值后相加。

当屋面平行地面且坡度较小时，风荷载往往不是主要的，承重荷载是主要的；而在其它工况，风荷载与重力荷载大多数都是同一数量级，而建筑玻璃幕墙的风荷载往往是主要的，这是建筑玻璃采光顶和建筑玻璃幕墙的重大区别，这就决定了两者结构的区别，一般来说，建筑玻璃采光顶结构比建筑玻璃幕墙结构更为复杂、种类更多，建筑玻璃采光顶结构应归属建筑屋盖系统，不宜归属建筑幕墙系统。

玻璃采光顶的设计荷载(1)自重。

包括玻璃杆件、连接件、附件等自重，自重是按构件实际长度均匀分布的垂直作用于水平面的荷载，当缺乏资料时，可采用下列预估参数：当采用单层玻璃时：400N/m2。

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。

玻璃采光顶工法以玻璃采光顶工法为标题来讲述玻璃采光顶的相关内容。

一、引言玻璃采光顶是一种以玻璃材料为主要构件，用于提供采光和通风的建筑工法。

它的应用范围广泛，可以用于商业、住宅、工业等各种建筑类型。

下面将从玻璃采光顶的材料、结构、安装和优势等方面进行介绍。

二、材料玻璃采光顶主要由玻璃、金属框架和密封材料组成。

玻璃可以选择单层或多层夹层玻璃，具有优良的透光性和隔热性能。

金属框架一般采用铝合金或钢材，具有较高的强度和耐候性。

密封材料用于保证玻璃与金属框架之间的密封性，防止水和空气渗透。

三、结构玻璃采光顶的结构多种多样，根据实际需要可以选择平顶、斜顶、穹顶等形式。

一般来说，采光顶的结构包括主梁、次梁、玻璃板、连接件等。

主梁和次梁起到支撑玻璃板的作用，连接件用于连接各个构件。

此外，还可以根据需要添加雨水收集系统和遮阳系统等附加结构。

四、安装玻璃采光顶的安装需要经过严密的设计和施工过程。

首先，需要进行现场勘测和设计，确保采光顶的尺寸和结构满足建筑要求。

然后，根据设计图纸进行制作和加工，包括玻璃板的切割和加工、金属框架的制作和组装等。

最后，进行现场安装和调试，确保采光顶的稳固性和密封性。

五、优势玻璃采光顶相比传统的建筑工法具有以下优势：1. 采光效果好：玻璃材料具有良好的透光性，可以增加室内的自然采光，减少对人眼的视觉疲劳。

2. 节能环保：采用多层夹层玻璃可以有效隔热，减少室内空调的使用频率，降低能源消耗。

3. 空间利用率高：采光顶可以增加建筑的可用空间，提高空间的利用率。

4. 美观大方：玻璃采光顶的透明性使建筑看起来更加现代化和美观，提升了建筑的整体形象。

5. 耐久性强：玻璃和金属材料具有较高的强度和耐候性，可以保证采光顶的使用寿命。

六、应用玻璃采光顶广泛应用于商业建筑、住宅社区、展览中心、体育馆等各种场所。

在商业建筑中，采光顶可以提供良好的自然采光环境，吸引更多的顾客。

在住宅社区中，采光顶可以为居民提供一个舒适明亮的生活环境。