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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。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：K=KxKy＜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，透明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...