陈太标CHEN Tai-biao

（中铁二十五局集团有限公司西北分公司，西安 710000）

0 引言

近几年，我国的建筑行业发展迅猛，玻璃采光顶在种类繁多的幕墙样式中独树一帜。玻璃采光顶有各种各样的形式。按照外观，有单坡的造型，也有双坡的造型。按照功能，有用来采光的，也有装饰、通风等多种功能于一体的。种类繁多的样式也为设计者提供了更多的思路和方向。随着技术上的进步，玻璃采光顶的设计施工工艺将会越来越完善。

1 工程概况

某项目总建筑面积15780m2，其子项门卫处建筑面积183m2，建筑物高度5m，在安检出入口顶部设置玻璃采光顶，水平投影尺寸5.2×5.2m，如图1 所示。外墙由陶板幕墙、铝板幕墙构成。玻璃采光顶为双坡面，坡度为15%，如图2 所示。

2 玻璃采光顶的设计

玻璃采光顶的牢固程度直接影响建筑物的使用安全。其主要承重构件以及玻璃分隔形式的设计，则直接影响到建筑物的美观和施工质量，因此，这就要求设计人员必须考虑设计的安全性，做到既美观大方，又安全合理。以下将从采光顶荷载计算，玻璃面积，璃跨中挠度方面做出设计分析。

2.1 单坡采光顶荷载计算

2.1.1 风荷载计算

①风荷载标准值计算。

基本风压w0，按全国基本风压图，本地区取为0.23kN/m2。

风荷载标准值wk，单位kN/m2。

取高度z=5m。

按C 类区取值0.65，经计算5m 处风压高度变化系数μz=0.544×（）0.44=0.401001＜0.65，所以μz取值0.65；地面粗糙度I10取值0.23。

阵风系数βgz（GB50009-2012 8.1.1-2）

玻璃采光顶单坡角度A，采用30 度。

风荷载体型系数按照（GB50009-2012 8.3.3）中选取，迎风面体型系数μz=0.7，背风面体型系数μs=-2.3。

wk1：迎风风荷载标准值

wk2：背风风荷载标准值

②风荷载设计值计算。

风荷载设计值W=γw×Wk

根据《玻璃幕墙工程技术规范》风荷载分项系数γw取值1.4。

经计算：

2.1.2 雪荷载计算

①雪荷载标准值计算。

根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 取值，基本雪压，按50 年一遇最大积雪的自重S0：2kN/m2

采光顶坡面角度为30 度，积雪分布系数μr=0.85

经计算：

②雪荷载设计值计算。

按照现行规范雪载荷分项系数γs 取值1.4。

经计算：

2.1.3 玻璃采光顶自重荷载设计值计算

采光顶自重荷载设计值G，单位：kN/m2

采光顶每平米平均重量WGT，取值0.5kN/m2

采光顶自重荷载标准值GAK，单位：kN/m2，取值同每平米自重WGT，即GAK=WGT=0.5kN/m2

恒载荷分项系数rg，取值1.2

经计算：

2.1.4 竖向均布地震作用计算

竖向地震作用标准值计算：

重力荷载代表值GK，其取值采用构件自重标准值GAK =0.5kN/m2

αvmax 为地震影响系数，取最大值0.026

竖向地震作用设计值计算：

地震作用分项系数rE 取值1.3。

2.1.5 荷载组合计算

三种工况组合。

①风荷载为主要荷载，分为重力方向和垂直于坡面两个方向。需要考虑正风荷载、地震荷载、雪荷载、重力荷载。

1）重力方向。

2

）垂直于坡面方向。

正风荷载计算

②雪荷载为主要荷载，需要考虑地震荷载、雪荷载、重力荷载，不需要考虑风荷载，因此只进行一个方向的荷载组合：

③活荷载为主要荷载，需要考虑地震荷载、活荷载、重力荷载，不需要考虑风荷载，因此只进行一个方向的荷载组合：

④综合计算数据结论，最大面板荷载情况见表1。

表1 面板荷载组合情况计算

综合上面计算可知，面板强度验算如下：

采用荷载组合标准值为1.90526kN/m2；荷载组合设计值为2.699kN/m2。

2.2 玻璃计算

2.2.1 玻璃面积计算

玻璃采光顶分格尺寸：宽度1.3m，长度2.6m；此处玻璃采光顶面积为1.3×2.6=3.38m2

2.2.2 玻璃板块自重计算

玻璃板块构造为中空夹胶玻璃：8（TP）+12+8（TP）+1.52+8（TP），玻璃厚度t1=t2=t3=8mm；

玻 璃 的 体 积 密 度 为: 25.6 （kN/m3）（JGJ102-2003 5.3.1）

玻璃平均自重GSAK，未包含框体材料，

2.2.3 采光玻璃强度计算

由上面计算得出玻璃受到组合荷载值q=2.699kN/m2

玻璃宽度1.3m，长度2.6m，玻璃厚度t1、t2、t3 均为8mm；

弹性模量E=72000N/mm2

玻璃采光顶板面跨中弯曲系数m=0.1

根据参数θ 查表6.1.2-2 得出折减系数η

采光玻璃所受应力σw，荷载组合取值采用q=2.699kN/m2

采光顶玻璃结构形式为中空夹胶玻璃，首先需要考虑内层夹胶先组合方式，后与外侧中空层组合的原则

玻璃荷载分配系数：

同理，内层分配系数r3=0.333333

设计值作用下每层玻璃所受的面荷载如下：

同理，q3=0.899668kN/m2

标准值作用下每层玻璃所受的面荷载如下：

得出参数θ1=6.76559，η1=0.985875

得出参数θ2=6.15054，η2=0.990796

得出参数θ3=6.15054，η3=0.990796

各层玻璃应力计算：

依据：σ≤fg

15.4581 N/mm2≤fg=42N/mm2

14.1229 N/mm2≤fg=42N/mm2

由以上计算得出强度满足。

2.3 玻璃跨中挠度计算

玻璃泊松比ν 取值0.2

弹性模量E=72000N/mm2

玻 璃 的 等 效 厚 度 te=0.95 ×=0.95 ×10.9611mm

玻璃所受组合荷载标准值qk：1.90526kN/m2

挠度系数μ：0.01013

折减系数η，根据参数θ 得出η=0.998114

组合荷载标准值作用下挠度最大值

6.68458 mm≤dflim=21.6667mm

玻璃的挠度满足。

3 玻璃采光顶的施工

3.1 施工工艺流程

玻璃采光顶施工有着较强的专业性，需要遵循一定的施工顺序，一般来说，玻璃采光顶施工工艺流程如下：

施工准备→测量放样→角码连接件施工→龙骨安装→玻璃组件安装→现场清理→竣工验收。

3.2 测量放样

根据施工图纸，测量放样出建筑物轴线，再对前期结构中已完成预埋的构件进行复测。根据施工图中龙骨位置与建筑轴线的相对位置，测量放样出主龙骨设计轴线，校核预埋偏差。最后，整理测量放样结果，根据设计图纸和预埋件的安装误差，合理的定位出采光顶龙骨中心线安装位置。

3.3 骨安装

首先将角码与龙骨用不锈钢螺栓连接，二者之间的缝隙中安装防腐垫片，然后用扳手将螺丝拧紧。龙骨中线与已经完成测量放样的中心线位置重合，用水准仪测量龙骨顶部标高控制线，符合设计标高后，用焊机把角码连接件与预埋件临时焊接在一起。剩余龙骨按照此方式安装完成。

3.4 玻璃组件安装

第一步，确定玻璃面板的平面位置。第二步，将玻璃面板放到设计位置后临时固定，然后对玻璃面板整体上进行调平，平整度要符合设计及规范标准。最后，对调整后的玻璃面板进行固定，把压块打孔，用M5×16 螺栓将压块与玻璃面板一起固定在玻璃框上，每个间距不大于200mm。

4 结束语

玻璃采光顶的出现增加了建筑物的美观，也给居住环境的舒适性提供了保证，日常生活更为丰富多彩。玻璃采光顶的设计和施工有着较高的行业标准，这就要求相关从业人员必须以科学严谨的工作态度遵守各项规范及技术标准，保质保量的完成设计与施工过程中的每个细节。