采光頂工程設計中存在的問題及解決對策分析

　　圖4(a) 中央統(tǒng)戰(zhàn)部采光頂剖面圖

　　圖4(b) 節(jié)點A詳圖

　　3.2 結構設計不合理

　　3.2.1 結構體系選擇不當，撓度控制不夠嚴格。

　　采光頂?shù)慕Y構體系如果選擇不當，會使結構體系甚至是整個采光頂都處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。例如單層索網(wǎng)體系，如果不經(jīng)過嚴格地論證，盲目地采用，再加上預應力施加不正確，極有可能在結構驗算時，變形都滿足要求，但在長期溫度應力作用下，使采光頂?shù)慕Y構在平面內產(chǎn)生過大的變形，導致密封膠開裂，最后出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。所以說在結構體系選擇時，盡量不要選擇變形不夠穩(wěn)定的單層索網(wǎng)結構。如果必須選用，那么應加大膠縫的寬度到30mm，并采用可承受更大變形的(壓縮模量大)的密封膠。

　　對采光頂?shù)膿隙瓤刂撇粔驀栏袷侵福阂弧⒅干衔奶岬降臉藴室�求不夠嚴�?二、對在恒載長期作用產(chǎn)生的撓度估計不足。很多采光頂設計師經(jīng)常會忽略組合撓度?的問題(?=?1+?2，其中?1為結構梁的撓度，2為玻璃的撓度)。只有當?1+?2<Δ(Δ為起坡絕對值)時，排水才會通暢，玻璃表面才不會積水。因此，除通過修訂規(guī)范從嚴規(guī)定?1和?2自身的允許撓度值外，設計師還應根據(jù)積水的情況適當增加安全系數(shù)。例如在采光頂?shù)膮R水位置，因為瞬間會積水很高，所以計算強度和撓度時只考慮板塊和支撐體系的自重作用顯然是不恰當?shù)摹?/P>

　　3.2.2采光頂結構不設變形縫，預應力構件跨越結構變形縫。

　　一般來說，采光頂采用的結構(如鋼結構、鋁結構等)體系，吸收變形的能力都很強，其自身可不設變形縫。只有當主體結構設有變形縫，采光頂?shù)恼�體結構才隨著主體結構設置變形縫。

　　圖5 采光頂變形縫處做法

　　圖6 不同建筑物采光頂剖面

　　如圖5為跨越Ⅰ、Ⅱ兩段結構間的變形縫的采光頂，此處的采光頂?shù)闹�撐結構應增設一根鋼梁或鋼柱，同時玻璃面板應完全分離，其縫隙不得小于25mm，同一塊玻璃嚴禁跨越變形縫。如圖6所示，工程中經(jīng)常在兩建筑物之間增加采光頂，這兩建筑物有可能相互完全獨立，由基礎沉降、溫度變形或地震等因素引起的變形角則可能不同。因此橫跨于兩樓之上的采光頂，必須具有較強的自變形能力，以適應兩樓不完全一致的變形。通常的做法是支撐結構采用鉸支座或滑動支座，其變形角能吸收建筑物的變形差異;此處的面板應盡量采用金屬板，而不是玻璃。

　　對于采光頂?shù)念A應力構件跨越結構變形縫的問題，非常棘手且不易解決。如圖7為青島某工程的采光頂，整個采用索桿結構，即南北向為張弦梁，東西向為預應力索，位于結構Ⅰ段和Ⅱ段之間，中間跨過一個伸縮縫。由于溫度變形的不確定性，施加的預應力損傷也難以確定，從而使結構處于不穩(wěn)定狀態(tài)。玻璃面板發(fā)生滲漏現(xiàn)象，也就不可避免了。實際施工時，只能將溫度變形的預應力損失考慮到最大，但也存在過強拉的問題。因此，在土建結構設計時要盡量避免出現(xiàn)類似問題。

　　圖7 預應力索的采光頂跨伸縮縫

　　圖8 采光頂與鋁鎂錳合金板（詞條“鋁鎂錳合金板”由行業(yè)大百科提供）連接的錯誤做法

　　3.3.3 不同結構體系混用，土建結構設計不到位。

　　同一個采光頂由不同結構組成，也許由混凝土結構（詞條“混凝土結構”由行業(yè)大百科提供）和鋼結構組成，或者由桁架梁結構，和索網(wǎng)結構組成，或者由鋼網(wǎng)殼結構和鋁網(wǎng)殼結構組成。由于各種結構體系自身剛度不同，對同樣荷載產(chǎn)生的變形也不同，有可能造成兩者的變形不協(xié)調。這種變形不協(xié)調在不同結構接觸位置，極有可能引起玻璃面板破壞，密封膠開裂。就比如鄭州某大學的教學樓采光頂工程，同一采光頂由雙層網(wǎng)殼和單層索網(wǎng)兩部分構成，外形非常漂亮。由于雙層網(wǎng)殼剛度非常大，而單層索網(wǎng)則相對較弱，兩者交接處，變形不一致，常常出現(xiàn)膠縫開裂并發(fā)生雨水滲漏。所以，同一采光頂盡量采用同一種結構形式，不可多種結構形式混用。當不可避免地采用多種結構形式時，應當增設變形過渡區(qū)，使不同結構類型的變形能逐漸地協(xié)調一致。

　　土建結構工程師有時設計不到位，比如某穹頂采光頂工程采用單層網(wǎng)殼結構，將其部分支座放在一層地面上，既沒有基礎又不與主體結構連成一個整體，土建結構的設計工作顯然沒有完成，卻把此難題推給采光頂設計師。采光頂設計師也一定束手無策，還得采取增設混凝土環(huán)形基礎等方法解決此難題。因此，采光頂在設計前，首先要看土建設計是否完成，是否已提供一個結構穩(wěn)定、可靠的承重體系。

　　3.3 節(jié)點構造設計不合理

　　3.3.1 不同界面的連接做法不合理

　　與采光頂接觸的界面可以有很多，如石材、面磚、砂漿抹灰(外刷涂料)、清水混凝土、鋁板、鋁鎂錳合金板、鋼板(排水槽處)、太陽能光電板等;其過渡交接的方式則有平接、搭接、插接等幾種方式。平接是兩種界面分別固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）在框上，通過密封膠或密封膠條過渡，其特點是順著流水坡度方向平滑順暢。平接過渡方式對設計和施工而言都比較簡單，不易出錯，但對密封膠的施工質量要求比較嚴格。搭接是順著水流方向，一種界面壓住另一種界面，這是一種古老的過渡方式，但遇到新材料時，卻不斷出現(xiàn)設計和施工問題。如圖8所示本人參與審查的某工程采光頂?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>節(jié)點圖。該采光頂?shù)牟Ａ�與金屬屋面板的下層鍍鋅鐵皮搭接，玻璃在上層，且順著水流方向，似乎沒錯。然而設計師卻未考慮到在鍍鋅鐵皮上還有保溫層和鋁鎂錳合金面板，反而玻璃在下面，成為倒排水。所以搭接應遵守的原則是“水往誰流，誰就在下”。并且壓住的面一定是與水接觸的面，切不可中間過度面。而插接方式一般使用在有較大結構應力位置，比如變形縫處，外側仍采用密封膠密封。

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