玻璃采光頂?shù)脑O(shè)計與施工工藝

陳太標CHEN Tai-biao

（中鐵二十五局集團有限公司西北分公司，西安 710000）

0 引言

近幾年，我國的建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，玻璃采光頂在種類繁多的幕墻樣式中獨樹一幟。玻璃采光頂有各種各樣的形式。按照外觀，有單坡的造型，也有雙坡的造型。按照功能，有用來采光的，也有裝飾、通風等多種功能于一體的。種類繁多的樣式也為設(shè)計者提供了更多的思路和方向。隨著技術(shù)上的進步，玻璃采光頂?shù)脑O(shè)計施工工藝將會越來越完善。

1 工程概況

某項目總建筑面積15780m2，其子項門衛(wèi)處建筑面積183m2，建筑物高度5m，在安檢出入口頂部設(shè)置玻璃采光頂，水平投影尺寸5.2×5.2m，如圖1 所示。外墻由陶板幕墻、鋁板幕墻構(gòu)成。玻璃采光頂為雙坡面，坡度為15%，如圖2 所示。

2 玻璃采光頂?shù)脑O(shè)計

玻璃采光頂?shù)睦喂坛潭戎苯佑绊懡ㄖ锏氖褂冒踩?。其主要承重?gòu)件以及玻璃分隔形式的設(shè)計，則直接影響到建筑物的美觀和施工質(zhì)量，因此，這就要求設(shè)計人員必須考慮設(shè)計的安全性，做到既美觀大方，又安全合理。以下將從采光頂荷載計算，玻璃面積，璃跨中撓度方面做出設(shè)計分析。

2.1 單坡采光頂荷載計算

2.1.1 風荷載計算

①風荷載標準值計算。

基本風壓w0，按全國基本風壓圖，本地區(qū)取為0.23kN/m2。

風荷載標準值wk，單位kN/m2。

取高度z=5m。

按C 類區(qū)取值0.65，經(jīng)計算5m 處風壓高度變化系數(shù)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。

陣風系數(shù)βgz（GB50009-2012 8.1.1-2）

玻璃采光頂單坡角度A，采用30 度。

風荷載體型系數(shù)按照（GB50009-2012 8.3.3）中選取，迎風面體型系數(shù)μz=0.7，背風面體型系數(shù)μs=-2.3。

wk1：迎風風荷載標準值

wk2：背風風荷載標準值

②風荷載設(shè)計值計算。

風荷載設(shè)計值W=γw×Wk

根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》風荷載分項系數(shù)γw取值1.4。

經(jīng)計算：

2.1.2 雪荷載計算

①雪荷載標準值計算。

根據(jù)現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012 取值，基本雪壓，按50 年一遇最大積雪的自重S0：2kN/m2

采光頂坡面角度為30 度，積雪分布系數(shù)μr=0.85

經(jīng)計算：

②雪荷載設(shè)計值計算。

按照現(xiàn)行規(guī)范雪載荷分項系數(shù)γs 取值1.4。

經(jīng)計算：

2.1.3 玻璃采光頂自重荷載設(shè)計值計算

采光頂自重荷載設(shè)計值G，單位：kN/m2

采光頂每平米平均重量WGT，取值0.5kN/m2

采光頂自重荷載標準值GAK，單位：kN/m2，取值同每平米自重WGT，即GAK=WGT=0.5kN/m2

恒載荷分項系數(shù)rg，取值1.2

經(jīng)計算：

2.1.4 豎向均布地震作用計算

豎向地震作用標準值計算：

重力荷載代表值GK，其取值采用構(gòu)件自重標準值GAK =0.5kN/m2

αvmax 為地震影響系數(shù)，取最大值0.026

豎向地震作用設(shè)計值計算：

地震作用分項系數(shù)rE 取值1.3。

2.1.5 荷載組合計算

三種工況組合。

①風荷載為主要荷載，分為重力方向和垂直于坡面兩個方向。需要考慮正風荷載、地震荷載、雪荷載、重力荷載。

1）重力方向。

2

）垂直于坡面方向。

正風荷載計算

②雪荷載為主要荷載，需要考慮地震荷載、雪荷載、重力荷載，不需要考慮風荷載，因此只進行一個方向的荷載組合：

③活荷載為主要荷載，需要考慮地震荷載、活荷載、重力荷載，不需要考慮風荷載，因此只進行一個方向的荷載組合：

④綜合計算數(shù)據(jù)結(jié)論，最大面板荷載情況見表1。

表1 面板荷載組合情況計算

綜合上面計算可知，面板強度驗算如下：

采用荷載組合標準值為1.90526kN/m2；荷載組合設(shè)計值為2.699kN/m2。

2.2 玻璃計算

2.2.1 玻璃面積計算

玻璃采光頂分格尺寸：寬度1.3m，長度2.6m；此處玻璃采光頂面積為1.3×2.6=3.38m2

2.2.2 玻璃板塊自重計算

玻璃板塊構(gòu)造為中空夾膠玻璃：8（TP）+12+8（TP）+1.52+8（TP），玻璃厚度t1=t2=t3=8mm；

玻 璃 的 體 積 密 度 為: 25.6 （kN/m3）（JGJ102-2003 5.3.1）

玻璃平均自重GSAK，未包含框體材料，

2.2.3 采光玻璃強度計算

由上面計算得出玻璃受到組合荷載值q=2.699kN/m2

玻璃寬度1.3m，長度2.6m，玻璃厚度t1、t2、t3 均為8mm；

彈性模量E=72000N/mm2

玻璃采光頂板面跨中彎曲系數(shù)m=0.1

根據(jù)參數(shù)θ 查表6.1.2-2 得出折減系數(shù)η

采光玻璃所受應(yīng)力σw，荷載組合取值采用q=2.699kN/m2

采光頂玻璃結(jié)構(gòu)形式為中空夾膠玻璃，首先需要考慮內(nèi)層夾膠先組合方式，后與外側(cè)中空層組合的原則

玻璃荷載分配系數(shù)：

同理，內(nèi)層分配系數(shù)r3=0.333333

設(shè)計值作用下每層玻璃所受的面荷載如下：

同理，q3=0.899668kN/m2

標準值作用下每層玻璃所受的面荷載如下：

得出參數(shù)θ1=6.76559，η1=0.985875

得出參數(shù)θ2=6.15054，η2=0.990796

得出參數(shù)θ3=6.15054，η3=0.990796

各層玻璃應(yīng)力計算：

依據(jù)：σ≤fg

15.4581 N/mm2≤fg=42N/mm2

14.1229 N/mm2≤fg=42N/mm2

由以上計算得出強度滿足。

2.3 玻璃跨中撓度計算

玻璃泊松比ν 取值0.2

彈性模量E=72000N/mm2

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

玻璃所受組合荷載標準值qk：1.90526kN/m2

撓度系數(shù)μ：0.01013

折減系數(shù)η，根據(jù)參數(shù)θ 得出η=0.998114

組合荷載標準值作用下?lián)隙茸畲笾?/p>

6.68458 mm≤dflim=21.6667mm

玻璃的撓度滿足。

3 玻璃采光頂?shù)氖┕?/h2>

3.1 施工工藝流程

玻璃采光頂施工有著較強的專業(yè)性，需要遵循一定的施工順序，一般來說，玻璃采光頂施工工藝流程如下：

施工準備→測量放樣→角碼連接件施工→龍骨安裝→玻璃組件安裝→現(xiàn)場清理→竣工驗收。

3.2 測量放樣

根據(jù)施工圖紙，測量放樣出建筑物軸線，再對前期結(jié)構(gòu)中已完成預埋的構(gòu)件進行復測。根據(jù)施工圖中龍骨位置與建筑軸線的相對位置，測量放樣出主龍骨設(shè)計軸線，校核預埋偏差。最后，整理測量放樣結(jié)果，根據(jù)設(shè)計圖紙和預埋件的安裝誤差，合理的定位出采光頂龍骨中心線安裝位置。

3.3 骨安裝

首先將角碼與龍骨用不銹鋼螺栓連接，二者之間的縫隙中安裝防腐墊片，然后用扳手將螺絲擰緊。龍骨中線與已經(jīng)完成測量放樣的中心線位置重合，用水準儀測量龍骨頂部標高控制線，符合設(shè)計標高后，用焊機把角碼連接件與預埋件臨時焊接在一起。剩余龍骨按照此方式安裝完成。

3.4 玻璃組件安裝

第一步，確定玻璃面板的平面位置。第二步，將玻璃面板放到設(shè)計位置后臨時固定，然后對玻璃面板整體上進行調(diào)平，平整度要符合設(shè)計及規(guī)范標準。最后，對調(diào)整后的玻璃面板進行固定，把壓塊打孔，用M5×16 螺栓將壓塊與玻璃面板一起固定在玻璃框上，每個間距不大于200mm。

4 結(jié)束語

玻璃采光頂?shù)某霈F(xiàn)增加了建筑物的美觀，也給居住環(huán)境的舒適性提供了保證，日常生活更為豐富多彩。玻璃采光頂?shù)脑O(shè)計和施工有著較高的行業(yè)標準，這就要求相關(guān)從業(yè)人員必須以科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度遵守各項規(guī)范及技術(shù)標準，保質(zhì)保量的完成設(shè)計與施工過程中的每個細節(jié)。