【摘要】本文通過點式玻璃采光頂與框架式玻璃采光頂的對比分析，提出點式玻璃采光頂與框架式玻璃采光頂比較在受力、安全方面存在的不足，建議玻璃采光頂（雨篷）盡量采用相對安全可靠的結(jié)構(gòu)安裝形式。
【主題詞】 點式玻璃 框架是玻璃 采光頂 安全
玻璃采光頂最開始是以房屋采光為目的，主要滿足室內(nèi)采光的需要，后來，隨著社會進(jìn)步和建筑設(shè)計形式的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的玻璃采光頂不但為了采光的需要，越來越多的體現(xiàn)了裝飾的風(fēng)格。
采光頂?shù)男问接泻芏啵胁晒庹帧?a href='../../zsk/ct.asp?id=3581' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>采光板、采光帶，三角天窗等。隨著建筑材料的的革新，不同的形式的采光頂應(yīng)運而生，建筑的表現(xiàn)手法也越來越多，玻璃采光頂應(yīng)用也越來越廣泛，現(xiàn)在的玻璃采光頂從幾何形狀上表現(xiàn)風(fēng)格也不同，有單坡、雙坡、椎體、圓穹等，還有這些幾何單元體組成的群體組成的采光頂聯(lián)體。
玻璃采光頂?shù)娘L(fēng)格一般離不開建筑門窗、幕墻的設(shè)計理念，也就是說，目前還沒有脫離門窗、幕墻的系統(tǒng)設(shè)計，其安裝方式基本上是門窗、幕墻的形式轉(zhuǎn)變，有什么樣式的門窗、幕墻，就會出現(xiàn)什么樣式的玻璃采光頂。和建筑幕墻一樣，玻璃采光頂也分為隱框、明框、點駁接等幾種形式。由于點駁接支撐方式具有通透、簡潔、視野好等特點，目前在建筑采光上應(yīng)用越來越廣泛。
任何一個建筑離不開其使用功能。那么，一個好的建筑物，其本身必須滿足使用者的生命安全。點式玻璃采光頂和隱框、明框玻璃采光頂相比較，存在著一定的隱患。
一． 影響點式玻璃采光頂安全的外力因素
影響玻璃采光頂強(qiáng)度的外力有風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用和自重等常規(guī)荷載，這些荷載在建筑設(shè)計時設(shè)計師已做考慮，設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)該滿足這些荷載的破壞能力。那么，影響采光頂?shù)陌踩饕峭饬_擊（如高空墜物）和玻璃自身應(yīng)力達(dá)到極限，造成玻璃的破碎、爆裂。這些外力一般是無法預(yù)見的，不可預(yù)報的。
根據(jù)現(xiàn)有的建筑風(fēng)格，采光頂一般都是建在樓群中的底層大廳上部，也就是我們所說的裙樓部分的頂部，這些位置都是通道、會所、娛樂場館等上部，下面人口密度相對較大。而周圍高層建筑上的任何設(shè)施、物品的墜落都會影響玻璃采光頂?shù)陌踩械纳踔烈粋�小螺釘墜落到玻璃板塊的邊緣，都會造成玻璃的破碎、脫落。由于現(xiàn)在玻璃采光頂采用夾層玻璃，玻璃自爆和比較小的磕碰造成的破碎碎片不會脫落，不會脫落傷人。因此采光頂?shù)淖畲蟀踩{是高處墜物在重力加速度作用產(chǎn)生強(qiáng)大外力，但外力達(dá)到一定程度時，玻璃破碎后，強(qiáng)度降低，容易整體脫落，傷人的不僅僅是“玻璃雨”。
二． 玻璃面板本身的安全隱患
根據(jù)目前建筑要求，所有采光頂?shù)牟Ａ坎捎?a href='../../zsk/ct.asp?id=2211' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>安全玻璃，即鋼化夾膠玻璃。安全玻璃是一個相對的概念，是有條件的。對于安全玻璃脫離使用條件，其危害可能是致命的。玻璃采光頂還不能做到強(qiáng)而不自爆、碎而不散落、不飛濺、不墜落的真正安全玻璃。
玻璃易碎是其的物理特性，鋼化玻璃只是通過人為的處理，使玻璃的強(qiáng)度增大，實驗證明，鋼化玻璃的抗沖擊強(qiáng)度是浮法玻璃的3-5倍，抗彎強(qiáng)度是浮法玻璃的2-5倍。鋼化玻璃遇到較大外力破壞后，產(chǎn)生無銳角的細(xì)小碎塊（又稱“玻璃雨”），在距離小范圍內(nèi)，不易傷人。
采用夾膠玻璃后，即使玻璃破碎后，碎塊也不會脫落傷人。夾膠玻璃現(xiàn)在普遍用在采光頂上。那么，如何防止夾膠玻璃受到外在因素影響而不會整個板塊脫落呢？尤其是點玻采光頂?shù)某霈F(xiàn)以來，這也是這設(shè)計師應(yīng)該值得考慮的問題。
三． 點式玻璃采光頂安裝方式影響
點玻采光頂由于其具有獨特的風(fēng)格，應(yīng)用也越來越廣泛，點玻采光頂?shù)陌踩砸矐?yīng)該值得關(guān)注，它和其它安裝方式相比，安全性能受到影響。
點式玻璃采光頂所用的玻璃，由于鉆孔而導(dǎo)致孔便玻璃強(qiáng)度降低約30%。即使采用鋼化夾膠玻璃，只是提高其本身提抗外力能力，相對同種類玻璃（不需打孔的框架安裝方式）強(qiáng)度還是降低了。也并不能保證采光頂?shù)墓δ艿慕^對安全可靠。
我們在實際中，經(jīng)常會遇到采光頂（雨篷）玻璃破碎現(xiàn)象。也遇到過點玻采光頂整體脫落的工程。
圖1是點式玻璃采光頂3件玻璃（左邊1件，右邊2件）破碎脫落后情況，從中可以看出，右邊兩件已經(jīng)完全脫落了，而左邊1件在左邊還有殘損保留，基本沒有脫落，右邊玻璃PVB膠片與玻璃被拉斷脫落的。其原因就是左邊玻璃的左邊是鑲嵌在金屬玻璃副框內(nèi)并打膠處理的，當(dāng)玻璃采光頂受到外力作用脫落時，槽口（副框）固定，受力面增加而保護(hù)玻璃不至于完全脫落，即使將夾膠玻璃拉斷，也沒有破壞槽口（副框）與玻璃的連接。
從這種現(xiàn)象可以說明，鋼化夾膠玻璃（通常認(rèn)為是安全玻璃）也不是完全安全可靠的。也是可以遭到破壞拉斷的。點式玻璃采光頂?shù)陌踩阅芎涂蚣苓B接相比，安全性相對要差一些。
四． 玻璃采光頂強(qiáng)度對比計算
我們根據(jù)玻璃幕墻（采光頂）計算的相關(guān)規(guī)范做一下比較，看看同種玻璃材料相同規(guī)格，不同安裝方式的抗拉強(qiáng)度的比較,即點駁接式與框架結(jié)構(gòu)膠膠結(jié)玻璃板塊的抗拉強(qiáng)度對比。
1.框架式采光頂玻璃板塊應(yīng)力計算公式
垂直于玻璃平面的荷載作用下，其最大應(yīng)力σ1w可按下式計算：
σ1＝６m1Sa2/t2 η1
式中 σ1──荷載作用下玻璃最大應(yīng)力（N/mm2）； ---
S──荷載設(shè)計值（N/mm2）；
a── 玻璃短邊邊長 （mm）
t── 玻璃的厚度mm； 中空玻璃的厚度取單片外側(cè)玻璃厚度的1.2 倍；
夾層玻璃的厚度取單片玻璃厚度的1.25倍；
m1──系數(shù)，可按邊長比a/b由表1查出 (b為長邊邊長)；
η1──折減系數(shù)。由表2查的。
表1
|
a/b |
0.00 |
0.25 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.55 |
0.60 |
0.65 |
|
m1 |
0.125 |
0.1230 |
0.1180 |
0.1115 |
0.1000 |
0.0934 |
0.0868 |
0.0804 |
|
a/b |
0.70 |
0.75 |
0.80 |
0.85 |
0.90 |
0.95 |
1.00 |
|
m1 |
0.0742 |
0.0683 |
0.0628 |
0.0576 |
0.0528 |
0.0483 |
0.0442 |
表2中θ=Sα4/(Et4) , 從表2中可以看出，折減系數(shù)由1.0—0.5，在這里考慮框架采光頂σ1應(yīng)該取最大值，因此，η1取1.0.則：
|
θ |
≤5.0 |
10.0 |
20.0 |
40.0 |
60.0 |
80.0 |
100.0 |
|
η1 |
1.00 |
0.96 |
0.92 |
0.84 |
0.78 |
0.73 |
0.68 |
|
θ |
120.0 |
150.0 |
200.0 |
250.0 |
300.0 |
350.0 |
≥400 |
|
η1 |
0.65 |
0.61 |
0.57 |
0.54 |
0.52 |
0.51 |
0.50 |
σ1＝６m1Sα2/t2
2.點式采光頂玻璃板塊應(yīng)力計算公式
垂直于玻璃平面的荷載作用下，其最大應(yīng)力σ1w可按下式計算：
σ2＝６m2Sb2/t2 η2
式中 σ1──荷載作用下玻璃最大應(yīng)力（N/mm2）；
S──荷載設(shè)計值（N/mm2）；
b── 玻璃長邊邊長 （mm）
t── 玻璃的厚度mm；
中空玻璃的厚度取單片外側(cè)玻璃厚度的1.2 倍；
夾層玻璃的厚度取單片玻璃厚度的1.25倍；
M2──系數(shù)，可按邊長比a/b由表3查出 (b為長邊邊長)；
η2──折減系數(shù)。由表4查的。
表3
|
a/b |
0.00 |
0.25 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.55 |
0.60 |
0.65 |
|
m2 |
0.125 |
0.126 |
0.127 |
0.129 |
0.130 |
0.132 |
0.134 |
0.136 |
|
a/b |
0.70 |
0.75 |
0.80 |
0.85 |
0.90 |
0.95 |
1.00 |
|
m2 |
0.138 |
0.140 |
0.142 |
0.145 |
0.148 |
0.151 |
0.154 |
表4中θ=Sα4/(Et4) , 從表4中可以看出，折減系數(shù)由1.0—0.5，在這里考慮點式玻璃采光頂σ2 與框架玻璃采光頂做比較時，為了更好地說明問題，這里σ2 取最小值，因此，η2取0.50.則：
|
θ |
≤5.0 |
10.0 |
20.0 |
40.0 |
60.0 |
80.0 |
100.0 |
|
η1 |
1.00 |
0.96 |
0.92 |
0.84 |
0.78 |
0.73 |
0.68 |
|
θ |
120.0 |
150.0 |
200.0 |
250.0 |
300.0 |
350.0 |
≥400 |
|
η1 |
0.65 |
0.61 |
0.57 |
0.54 |
0.52 |
0.51 |
0.50 |
σ2＝６m2Sb2/t2 *0.5
2.應(yīng)力比較
框架式采光頂玻璃板塊應(yīng)力σ1與點式支承采光頂玻璃板塊應(yīng)力σ2比較
σ1/σ2=(６m1Sα2/t2)/ (６m2Sb2/t2 *0.5)
=2*(m1/m2)*(α/ b) 2
那么，相同玻璃品種規(guī)格，相同荷載等條件下，框架式與點式玻璃采光頂應(yīng)力比較見表5
表5
|
a/b |
0.00 |
0.25 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.55 |
0.60 |
0.65 |
|
m1 |
0.1250 |
0.1230 |
0.1180 |
0.1115 |
0.1000 |
0.0934 |
0.0868 |
0.0804 |
|
m2 |
0.125 |
0.126 |
0.127 |
0.129 |
0.130 |
0.132 |
0.134 |
0.136 |
|
σ1/σ2 |
0.000 |
0.122 |
0.206 |
0.276 |
0.384 |
0.418 |
0.466 |
0.50 |
|
a/b |
0.70 |
0.75 |
0.80 |
0.85 |
0.90 |
0.95 |
1.00 |
|
|
m1 |
0.0742 |
0.0683 |
0.0628 |
0.0576 |
0.0528 |
0.0483 |
0.0442 |
|
|
m2 |
0.138 |
0.140 |
0.142 |
0.145 |
0.148 |
0.151 |
0.154 |
|
|
σ1/σ2 |
0.528 |
0.548 |
0.566 |
0.574 |
0.578 |
0.577 |
0.574 |
|
相同玻璃品種規(guī)格，相同荷載等條件下，框架式采光頂玻璃板塊計算折減系數(shù)取1.0，點式玻璃板塊的折現(xiàn)系數(shù)取0.5，框架式采光頂玻璃板塊應(yīng)力僅為點式玻璃板塊的（0.122~0.578）倍。這說明框架式玻璃板塊承受強(qiáng)度能力增加。
五．結(jié)論 從安全性能方面，框架式玻璃采光頂（雨篷）要好于點駁接式玻璃采光頂（雨篷）。雖然框架式采光頂（雨篷）也不是絕對安全的，但是，框架式玻璃采光頂（雨篷）相對點式玻璃采光頂安全可靠一些。因此，在施工設(shè)計中，不要一昧追求點駁接式玻璃形式，盡量多采用框架式玻璃采光頂（雨篷），增大建筑的安全系數(shù)。
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