建筑玻璃采光頂?shù)姆浪畼?gòu)造

1、建筑玻璃采光頂?shù)姆浪畼?gòu)造提 要：本文主要闡述了玻璃采光頂防雨水滲漏構(gòu)造和室內(nèi)結(jié)露水排放設(shè)計的原則。關(guān)鍵詞：陽光效應，線膨脹系數(shù)，熱應力，完全密封，等壓密封。1玻璃采光頂?shù)陌l(fā)展玻璃采光頂又稱為玻璃屋頂，它的出現(xiàn)主要是解決建筑的采光問題，早期多用于養(yǎng)花溫室、室內(nèi)游泳池的屋頂。追溯起世界上最早采用玻璃面積最大的建筑應該是： 1851年倫敦博覽會時建的，世稱“水晶宮”的大廈。 這十層樓高，占地7.3萬平方米的“水晶宮”，全部采用玻璃預制件和鋼鐵，僅用4個月時間就建成，給世界各國建筑大師以新的啟迪。特別是設(shè)計建筑的明暗變化時應用越來越多，人們不斷追求陽光下綠色 空間的舒適生活條件，也越來越需要，于是造型

2、各異豐富多彩的玻璃采光頂應運而生。2早期玻璃采光頂?shù)姆浪缙诓ＡР晒忭敹鄶?shù)被應用于溫室和室內(nèi)游泳池等建筑。這些建筑內(nèi)的空氣濕度相當大，室內(nèi)結(jié)露水南流北淌的現(xiàn)象相當嚴重，給人們產(chǎn)生了這些建筑不結(jié)露是不可能的印象，只要不漏雨就可以了， 于是設(shè)計采光頂時重點放在了如何解決雨水滲漏的問 題上。早期玻璃采光頂用型鋼作龍骨的較多，圖1就是一個典型的溫室采光頂結(jié)構(gòu)：當時由于認識的局限性和密封材料的欠缺，玻璃分格都比較小，其主要原因是當時密封玻璃縫只有膩子。這種桐油和滑石粉合成的膩子固化后比較硬，沒有一點彈性下面我們可以計算一下，玻璃板塊長度1500mm寸與鋼材的膨脹差：線膨脹系教鋼材： <1： 1.

3、2X10-5 (1/D玻璃*0.9X10-5 (1/1C)年溫差：x sor玻璃長邊；Z： 1500m膨脹差 5：幀5=l At ( a 1-a 2)公式(1)=1500X80 (1. 2-0.9)X10-E二Q* 36m采光頂?shù)牟Ａ媸窍蚬獾?，玻璃膩子在陽光紫外線的照射下，在臭氧的剝蝕、 風雨的沖刷下，很快就老化產(chǎn)生龜裂，抵抗不了這一年四季大的溫差變化，和一天隨太 陽起落陽光效應產(chǎn)生的溫度突變。雖然鋼材與玻璃的膨脹差只有0.36mm但在長期的交變熱應力作用下，膩子與玻璃定會脫開而產(chǎn)生雨水滲漏。加上當時的玻璃多數(shù)采用4mm厚的，板塊太大承受不了風載、雪壓，而且安裝時還要上人，所以只能作小塊玻璃

4、的采 光頂。3玻璃采光頂防水滲漏設(shè)計3.1完全密封式完全密封方法，主要應用在隱框采光頂?shù)拿姘彘g縫隙密封。這種密封方法，是 在近代出現(xiàn)了硅酮耐侯密封膠之后才得以實現(xiàn)。完全密封，顧名思義就是用膠完完全全的將縫隙密封。圖2是一個點式結(jié)構(gòu)玻璃采光頂，玻璃板塊間就是采用的完全密封方法。3.1.1完全密封涂膠寬度的計算圖2點式玻璃幕墻歸涂膠康始狀態(tài)W.：壓縮狀態(tài)心拉伸狀態(tài)在這種時刻都變化的交變載荷作用下的膠縫計算公式：Z * <7 * 4 f區(qū)二K 公式(2)bL-玻璃長邊尺寸：2000nun"玻璃竝膨脹系數(shù)；0.9X10 (1/ DZJ fi年溫度差：80X?旣在惡劣條件交變載荷作用下密

5、封膠允許位移量20%X熱伸縮限制率(0. 70.4)2000X0.9X10-'X80最小涂膠寬度j黑二X 0.6=4. 32im0. 2不考慮風荷載、地震作用等因素造成的結(jié)構(gòu)位移，涂膠寬度5mm就夠了。3.1.2選用密封膠的注意事項兩玻3.121 采光頂采用中空玻璃，中空玻璃合片時必須用中空玻璃結(jié)構(gòu)膠。璃板塊間的縫隙密封，必須用同一廠家生產(chǎn)配套的硅酮耐侯密封膠。兩種膠必須作相溶性試驗，并獲取檢測合格報告才允許施工。3.1.2.2采光頂采用鍍膜玻璃或夾膠玻璃時，密封兩玻璃板塊間的縫隙必須用中性耐侯密封膠，避免與鍍膜和膠片產(chǎn)生化學反應。3.2等壓密封原理在采光頂結(jié)構(gòu)中的應用自從鋁合金優(yōu)異的

6、擠壓成型工藝出現(xiàn)，配合性能優(yōu)越的硅酮密封膠，各種造型 新穎形態(tài)各異的采光頂開始出現(xiàn)在現(xiàn)代建筑上。由于氟碳漆和各種鍍膜玻璃的應用，使 采光頂更加璀璨奪目，成為一些建筑不可缺少的主要配置，人們向往的綠色場所?；叵肫?1985 年，在承制的第一個玻璃采光頂時，那種尷尬的場面還歷歷在目。 那時在南方旅游城市簽了一個花園式賓館的鋁門窗幕墻工程， 工程快結(jié)束時甲方的經(jīng)理 一看裝修的很漂亮， 非要在主樓的西山墻外加一個上面有單玻采光頂?shù)牟ＡХ孔樱?說是 要作咖啡廳。當時沒有玻璃屋頂型材，不能接這樣的活。但該工程的項目經(jīng)理不聽，讓 設(shè)計員現(xiàn)場設(shè)計，用鋁方管型材作龍骨，用扣座扣條鑲嵌玻璃，所有接縫均涂當時最好

7、的“ XM- 38”雙組份建筑密封膏，很快就完工了。當時甲方經(jīng)理可樂的不得了，不惜重 金進行了內(nèi)部豪華裝修，開始營業(yè)?？珊镁安婚L，一進入雨季漏的南流北淌，地毯也泡 了，玻璃吊燈里灌滿了水，被迫停業(yè)。雨季過后這個項目經(jīng)理不服氣，硬說工人涂膠質(zhì) 量不好才造成漏雨，而后全部將玻璃拆下來，他親自帶人涂膠重裝了一遍，結(jié)果還是以 失敗而告終。所以在 80 年代設(shè)計員造成了見“頂”生危的毛病。3.2.1 雨水滲漏的機理解釋水的滲漏機理， 最清楚的方法是利用火焰這一簡單的對比， 為了產(chǎn)生火焰， 必須要有三個必要的組成部分：即必須有燃料、熱和氧氣。如果三項缺一則無火可言。 依照完全相同的思路，水的滲漏也必須具有

8、三個要素：即必須有水、開口面積、某種將 水穿過開口的力。同樣如果這三要素去其一，則滲漏就不可能發(fā)生，這是阻止雨水滲漏 的關(guān)鍵所在。3.2.2 等壓密封原理 等壓原理，實際是雨幕和壓力平衡體系共同作用的密封原理。如圖 3 所示，外 側(cè)的雨幕主要是阻止雨水的重力、表面張力和毛細滲漏。在風雨天氣里，當風雨同時吹 來時，外側(cè)雨幕將風和水分開，風通過開口進入空氣間層，使空氣間層里的空氣壓力與 外面風壓相等。即使開口部位有雨水，這雨水在自身重力作用下只能向下淌，而不會流 進室內(nèi)。這就是等壓密封原理。1/<>o>層團3等壓殛封原理示意圖323等壓原理在采光頂結(jié)構(gòu)中的應用323.1設(shè)計鋁合金

9、玻璃采光頂必須有專用型材在1985年承制的鋁合金采光頂失敗后，經(jīng)仔細的研究得出的結(jié)論是：隱框的 采光頂包括雨蓬，面板無論是玻璃、單鋁板、鋁塑板都容易密封，只要用硅酮耐候密封 膠將板塊與板塊間的縫隙涂好，就可以保證不漏。明框的鋁合金玻璃采光頂?shù)拿芊馐?棘手，因鋁型材與玻璃兩種材料線膨脹系數(shù)差的太多。采光頂?shù)脑煨驮絹碓綇碗s，產(chǎn)生 的結(jié)構(gòu)縫隙有平縫、角縫、對接縫、搭接縫、插接縫，種類繁多。設(shè)計結(jié)構(gòu)時每根桿件 都不能產(chǎn)生熱應力，涂膠設(shè)計又不允許造成膠三面粘接，還要考慮內(nèi)部結(jié)露水易于排放。 這是用普通型材包括用幕墻系列型材也做不到的事情，必須著手研制開發(fā)鋁合金采光頂專用型材。323.2鋁合金玻璃采光頂

10、防雨水滲漏結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過查閱了各國的采光頂資料，對比分析后，我們開發(fā)了一套采光頂專用鋁型材。這套型材可滿足單坡、人字、圓穹、半球、各種棱錐和塔形采光頂?shù)脑煨托枰?。?雨水滲漏采用了等壓密封，內(nèi)部結(jié)露水階梯排放。具體結(jié)構(gòu)見圖4所示，這是一個結(jié)構(gòu)較復雜的金字塔型鋁合金明框玻璃采光頂：9AN圖4玻璃采光頂示意圖圖4玻璃采光頂示意圖等壓腔等壓腔A- AOSS 5等壓通道示意圖圖5等壓通道示意圖由節(jié)點和圖都可以看到帶齒形的玻璃壓板型材與護邊型材的裝配情況。兩種型材在裝配前加工時，每間隔 300mn長就各掉120mnH勺耦合齒，形成等壓通道。這 類通道開口尺寸一定不能小于 6mm（如圖5）,以保證在大雨時不

11、能被水膜蓋住而形成 壓差或產(chǎn)生毛細現(xiàn)象。節(jié)點是金字塔采光頂?shù)睦饩€剖面圖，這四條棱線延伸到護邊型材頭部的開口是與室外 相通的。這又形成了四點通道口。 節(jié)點兩側(cè)玻璃壓板與兩邊護邊型材一樣也各開有相 同的通道，這樣將圖、所有等壓腔都可連通，所有型材桿件上部都有與等 壓通道相通的等壓腔，形成了連通等壓網(wǎng)。當風雨吹向采光頂時，玻璃壓板起到雨幕的 作用，將風與雨水分離。風由四邊壓板和棱線的等壓通道口進入等壓網(wǎng)，使網(wǎng)中的氣壓 與外界平衡。采光頂壓板處即使膠涂的不好也不會產(chǎn)生大的滲漏，就是滲漏進等壓腔雨 水也可從第二道防線的等壓通道口排出室外，從而保證了玻璃采光頂?shù)挠晁疂B漏性能。4.玻璃采光頂結(jié)露水的排放設(shè)計

12、4.1滾水斜度在設(shè)計采光頂時的外部滾水斜度不能小于2°,流水方向遇到突出玻璃表面較大的障礙物還要作馬鞍分水，以便產(chǎn)生流水死角造成排水不暢。采光頂內(nèi)部結(jié)露水的滾水斜度不允許小于12°,在洗澡的浴池里經(jīng)常往身上滴落冷凝水的地方，上面結(jié)露處肯定不大于12°,這是由水分子在光滑的玻璃表面相互間 的引力所決定的。所以在設(shè)計采光頂時玻璃的面角絕對不能小于12°,否則，有再好的排結(jié)露水結(jié)構(gòu)，結(jié)露水也照樣滴落。4.2型材對接縫的密封有的采光頂防雨水滲漏、排結(jié)露水結(jié)構(gòu)設(shè)計的相當合理，可做成采光頂后仍然 漏了個一塌糊涂，仔細檢查發(fā)現(xiàn)是型材接縫處漏水， 拆開仔細一看型材端面切的不垂直, 還有毛碴，就是型材端面涂膠后再組合也不能保證不滲水。所以采光頂結(jié)構(gòu)型材對接的 端頭加工一定要細心把關(guān)：一是角度要準確；二是要平整光滑。組裝時，在型材端先粘 上用熱熔丁基膠浸過的厚紙墊，以吸收加