玻璃采光顶结构的荷载及组合

玻璃采光顶结构的荷载及组合

玻璃采光顶结构的荷载及组合-1

龙文志

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一玻璃采光顶结构的定义：

1屋盖：根据《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T50083-97）定义如下：在房屋顶部，用以承受各种屋面作用的屋面板、屋面梁或屋架及支撑系统组成的部件或以拱、网架、薄壳和悬索等大跨空间构件与支承边缘构件所组成的部件的总称。

2屋面板定义如下：直接承受屋面荷载的面板。

3玻璃采光顶定义如下：屋面板为玻璃的屋盖。

若以面板对地面倾角来分：幕墙指对地面倾角在 75O～ 105O（90O 15O）范围内的墙体；竖直的为一般幕墙，其它为斜幕墙（内倾为75O～90O，外倾为90O～105O）。在90O 15O范围外均为屋盖。建筑玻璃采光顶是屋面板为硅酸盐系玻璃的屋盖；

4玻璃雨篷是非封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃屋顶是封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃采光顶承受的荷载包括自重、风荷载、活荷载、雪荷载。还应考虑非对称荷载的作用和效应；必要时还需考虑冰荷载、积雪荷载、积水荷载的作用和效应；

此外还需考虑地震、温度变化、地基变形等作用。风荷载是垂直作用于采光顶表面，自重、活荷载、雪荷载及其它荷载是采光顶水平投影面的荷载，荷载作用方向和分布是不同的，不能简单的将计算结果相加，而必须转换成同一作用方向与同一种分布的计算值后相组合。风荷载可能有时是控制荷载，可能有时不是控制荷载；而在其它工况，风荷载与重力荷载大多数都是同一数量级，而建筑玻璃幕墙的风荷载往往是主要的控制荷载，这是建筑玻璃采光顶和建筑玻璃幕墙的重大区别，这就决定了两者结构的区别，一般来说，建筑玻璃采光顶结构比建筑玻璃幕墙结构更为复杂、种类更多，建筑玻璃采光顶结构应归属建筑屋盖系统，不宜归属建筑幕墙系统。

二玻璃采光顶的设计荷载。

（l）自重。包括玻璃杆件、连接件、附件等自重，自重是按构件实际长度均匀分布的垂直作用于水平面的荷载，当缺乏资料时，可采用下列预估参数：

当采用单层玻璃时：400N／m2。

当采用中空、夹层玻璃时：500N／m2。

(2)风荷载是垂直作用于采光顶表面的荷载，按下述公式计算：

1) 当重力荷载为控制荷载,风荷载宜按(7.1.1.1)式计算;

（7．1．1·1）

式中 Wk风荷载标准值(kN／m2）；

——高度Z处的风振系数;

_____风荷载体型系数；

_____风压高度变化系数；

W。——基本风压（kN/m2）。

2)当风荷载为控制荷载,风荷载宜按(7.1.1.2)式计算。

（7．1．1·2）

_______高度Z处的阵风系数。

3)建筑玻璃采光顶应考虑正风压、负风压荷载的作用和效应,必要时尚应考虑非对称荷载的作用和效应。

（3）雪荷载是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009的规定设计。其中第6．2．2条:设计建筑结构及屋面的承重构件时，可按下列规定采用积雪的分布情况：

1屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况采用；

2屋架和拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀分

布的情况和半跨的均匀分布的情况采用；

3框架和柱可按积雪全跨的均匀分布情况采用。

4其他屋面形式

对规范典型屋面图形以外的情况，设计人员可根据上述说明

推断酌定.

(4)活荷载是指采光项水平投影面上的活荷载，按GB50009的规定。房屋建筑的屋面；其水平投影面上的屋面均布活荷载，应按表4．3．1采用。屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。表4.3．1屋面均布活荷载

注：1)不上人的层面，当施工或维修荷载较大时．应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定，将标准值作0．2kN／m 的增减。

2)上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。

3)对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防,必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。

(5)对承受活荷载的屋面玻璃．活荷载的设计应符合下列规定：

1对上人的屋面玻璃，应按分布荷载和集中荷载最不利情况，分别计算：玻璃板中心点直径为150mm的区域内，应能承受垂

直于玻璃为1．8kN的活荷载。

2对不上人的屋面玻璃，设计应符合下列规定：

1）与水平面夹角小于30”的屋面玻璃，在玻璃板中心点直径为150mm的区域内，应能承受垂直于玻璃为 1．1kN 的活荷载。

2）与水平面夹角不小于30“的屋面玻璃．在玻璃板中心直径为150mm的区域内．应能承受垂直于玻璃为0．5kN 的活荷载。

(6)屋面积灰荷载、施工和检修荷载按《GB50009》第4.4和第4.5条选用。沙尘暴地区如何考虑沙荷载按专用工程技术规范设计。

(7)冰荷载或其它特殊作用和荷载按专用工程技术规范设计。

(8)应按《建筑抗震设计规范》(GB50011)作抗震设计。有地震作用时,尚需考虑水平地震和竖向地震作用。根据对玻璃采光项震害分析，在地震作用下玻璃采光项震害有两种类型：

1．在纵向水平地震作用下，玻璃错动而掉落，杆件倾倒，支撑破坏，采光顶倾覆。

2．在地震作用下玻璃采光须与主支承体系的连接破坏，或主支承体系水平变形过大而使玻璃项挤压变形过大而破坏。

这就是说，玻璃采光顶在地震作用的破坏情况是多种多样的，有地震作用时,尚需考虑水平地震和竖向地震作用。

(8)玻璃采光顶结构与建筑物主体结构密切相连,有些甚至与主体结构不可分割或很难分割,结构类型多且受力特性不同,其地震作用及其它作用的反应各异,根据国家已颁布的标准和规范,研究制定专用的规定。

(9)刚性结构体系可按一阶弹性分析; 柔性结构体系宜按二阶弹性分析;半柔性结构按专用工程规范规定。

(10)建筑玻璃采光顶必要时还需进行剩余强度设计验算和试验。“剩余强度”的概念有三层意思：

一是对整个结构而言，当组成该结构的一个或数个部件发生破坏时，尽管整个结构没有原来设计的最大承载能力，但不会发生结构的整体破坏，整体结构仍然具有可以接受的最低安全水平。

二是最低安全水平维持的时间，要能够满足恢复整体结构达到正常安全水平的要求。

三是结构承受疲劳荷载的情况下，裂纹扩展后的剩余强度能否承受规定的使用荷载。