玻璃采光顶性能概论

摘要:本文主要阐述了玻璃采光顶的性能要求及对应的设计过程应注意的问题。

关键词:玻璃；采光顶；性能；结构；设计。

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着玻璃幕墙在现代建筑中的广泛应用,玻璃采光顶也随之大量应用。玻璃采光顶的出现主要是解决采光问题，早期主要应用在花房、温室中，但是随着人们对在阳光下的绿色生活的追求，玻璃采光顶在现代建筑中的应用越来越广泛。在各种不同建筑中，采光顶形式更是多种多样，但是无论是什么种类的采光顶，其基本性能应该是一致的，其他更繁复的功能应由基本功能衍生。

采光顶在基本性能方面与玻璃幕墙有着很多相似之处，但也有很多不同的地方。首先，采光顶的形式较玻璃幕墙更为复杂。其次采光顶的结构也非常多种多样。

玻璃采光顶的性能分类

采光顶的性能要求与玻璃幕墙的性能要求有很多共同点。两者均首先需要满足抗风压的要求；水密性能的要求；气密性能的要求；采光要求；保温、隔热、隔声要求；防雷、防火要求；防结露要求；抗撞击要求；抗震要求。

另外，采光顶还应该有如下的进一步要求：防温度应力；防噪声要求；更高的防结露要求；更高的防冲击（撞击）要求；排水功能；集中荷载承受能力；承受雪荷载；承受冰雹冲击。

针对这些要求，我们可以将其进行分类。

结构性能：这一性能包含了如下几个方面：抗风；局部集中荷载；雨荷载；雪荷载；温度应力；主体结构位移；寒冷地区防脆断设计。

密封性能：气密性；水密性。

节能要求：气密性；保温性能；遮阳系数；防结露设计；采光系数。

安全性：防火；防雷；抗冲击；抗震；防冰雹。

其他功能要求：防噪声；隔声；排水。

玻璃采光顶的性能要求

结构性能

结构性能是采光顶最为重要的性能。

在结构性能方面，采光顶会承受均匀的分布荷载，如重力荷载、风荷载、地震荷载、雪荷载等。

采光顶也可能会承受不均匀的荷载，如集中荷载、雨水荷载、温度应力等。其实风荷载也会很不均匀，尤其对于大型的采光顶和较为外凸的采光顶。

一般采光顶的风荷载可以按照《建筑结构荷载规范》GB50009中规定的屋面围护结构取值。但对于比较特殊的、大型的、造型复杂的采光顶，则应进行比较详细抗风分析，或者进行风洞实验。

对于大型（或是作为主体结构）的采光屋面，其结构应该按照主体结构进行抗风计算，而玻璃面板及其连接部位则应该按照围护结构进行计算。

对于局部集中荷载，《建筑玻璃应用技术规程》中有取值方法。雨荷载的取值则要按照给排水的有关设计要求，分析屋面的排水情况，考虑积水的可能深度，然后进行取值计算。

密封性能

气密性与节能有关。主要按照相应的节能标准。在节能标准没有对采光顶进行规定时，可以参考对天窗或外窗的规定。

《民用建筑热工设计规范》第3.4.9条规定，对于空调建筑：建筑物外部窗户的气密性等级不应低于现行国家标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107规定的Ⅲ级水平。

水密性的要求应该与玻璃幕墙是不同的。对于一般的屋面，采光顶所承受的风压为负风压，但雨水却是向下冲击的。另外，积水也会引起漏水。所以，采光顶主要是雨水在没有风压的情况下垂直下落时应该不漏水，在设计积水深度下不应漏水。要计算设计积水深度是要考虑全部屋面情况的。但对于高层建筑下裙楼的采光顶，则可能会有较大的正风压出现，所以要考虑正压的要求。这种情况下应该满足《玻璃幕墙工程技术规范》规定的固定部分的要求。

节能性能

保温性能和隔热性能的要求是根据相应的节能标准确定的。保温性能的分级参数为传热系数，而隔热性能的关键是遮阳系数。

遮阳系数的要求在《夏热冬暖地区居住建筑技能设计标准》中有可以参考的要求。对于天窗，其遮阳系数不应大于0.5。采光顶一般比天窗面积大的多，所以要求应该更加高。

但在采暖为主的地区，遮阳系数应该是大一些好，严寒地区更是如此。因此，遮阳系数应该有一个比较宽广的范围。

防结露设计对采光顶很重要。在进行防结露设计时，其室外计算参数的取值应该按照《民用建筑热工设计规范》规定的“围护结构冬季室外计算参数”中的Ⅳ型围护结构参数取值。

采光系数的设计应该按照采光的要求进行设计。不同的建筑有不同的采光要求，这些要求可以按照《建筑采光设计标准》的规定。计算采光可以按照该规范中顶部采光进行采光系数的计算。

安全性能

采光的防火设计应该满足《建筑设计防火规范GBJ16-87（修订本）》的要求。

对于主体结构型的玻璃采光顶，其结构部分应满足结构防火的要求。

玻璃采光顶的防雷应按照屋顶防雷进行设计。对于比较外凸的采光顶，应设置接闪器。并用引下线与建筑的防雷接地可靠连接。

为满足抗冲击的要求，玻璃采光顶应该使用安全玻璃，对于高层建筑下部裙房的采光顶，则应该考虑高空坠物的可能性，应该采用夹层玻璃。

对于夏季有冰雹的地区，应该考虑防冰雹设计。采用安全玻璃可以满足这一要求。

采光顶抗震设计有两个方面，一方面是增加支撑结构的荷载，另一方面是在地震时不要坠落玻璃。要保证玻璃不容易坠落，玻璃的镶嵌深度应该保证，且应该可靠固定。

功能要求

防噪声是采光顶的一项新的要求，由于有些采光顶在设计时没有考虑噪声问题，在下大雨天无法进行正常的室内活动，因此在设计过程中应根据室内情况的不同，把防噪声的问题考虑进去。

采光顶应该进行有限的排水设计，避免积水。排水设计应该与建筑的给排水结合进行。

在采光顶的设计生产过程中，设计人员应根据设计条件及实际情况，合理的选择采光顶的材料，不同的材料选择对玻璃采光顶的实际性能会产生巨大的影响。比如说采光顶的防水性能：在设计合理的条件下，选用质量好的密封胶会使采光顶的防水性能得到更好的保障，更能适当的延长玻璃采光顶的使用寿命，减少后续的维修成本；而使用质量不好的密封胶，虽然会暂时节约了设计成本，但是随之带来的后续负面影响是无法计算的。

本文简单的总结了玻璃采光顶的性能及对应该点对应的设计过程应注意的问题，但是本文只是涵盖了玻璃采光顶在实际中最基本最广泛的应用性能，随着社会、科学的进步，更多的玻璃采光顶性能会被需求、应用，我们应更好的结合玻璃采光顶的实际需求进行设计。