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【摘 要】 随着幕墙形式及功能的不断演化，玻璃采光顶的作用已不仅仅是采光之用，慢慢的变为一种装饰和节能等多功能幕墙，采光顶多用于大型建筑之上，由于造型多变，角度变换，使得采光顶的设计方面与普通玻璃幕墙有很多不同，尤其是防水及防老化等材料的選择也发生了变化。本文从玻璃采光顶防水设计原则出发，探讨了玻璃采光顶的防水设计原理以及天沟与檐沟是关键部分。
【关键词】 幕墙;采光顶;防水;设计
引言：
随着节能与环保的社会化大趋势，建筑日益多样化，以人居舒适性为核心的建筑追求更加关注建筑本身与自然的关系。建筑采光顶在众多建筑中被广泛采用，充分利用自然光，增加建筑与环境的亲和力等就体现了这种关系。采光顶除了安全性与热工性能以外，在实际使用过程中，漏水是能够最直接感受到与最日常烦恼的质量问题，多年来已成为采光顶中最常见的建筑弊病之一。
一、玻璃采光顶防水设计原则
玻璃采光顶在整个建筑物上一般只占一小部分，但对整个建筑物的协调和美观有着很大的影响，最早的采光顶出现在秦汉时代，当时使用功能仅仅是采光，但在20世纪，随着经济的发展，新材料、新工艺的涌现，采光顶在建筑中的地位有了很大的飞跃，它成为建筑艺术的体现。
1、防水等级的要求
根据《屋面工程技术规范》（GB50345—2004）确定防水等级和防水要求。对于玻璃采光顶，最为重要的是确定防水合理使用年限，防水等级为四级，分别为5年、10年、15年、25年。
2、耐久性与针对性
节点设计，应考虑其耐久性问题，保证节点设防的耐久性不低于整体防水的耐久性，不能只顾暂时可用。玻璃采光顶造型十分丰富，每个采光顶的节点都有其相同点和不同点，应该针对各自的使用条件和特点予以设计。
3、排水组织
根据采光顶的造型，画分防水区域，需找合理的排水路线，设计合理的排水路线布置图，达到最顺畅的排水设计。
4、找到关键“露点”
根据设计好的排水路线图，找到最有可能的漏水点，进行密封设计。首先要考虑接缝处的密封，玻璃采光顶的接缝主要是玻璃与玻璃之间、横竖框之间、玻璃与其他屋面材料之间的接缝，那么处理好这些胶缝是非常重要的，关键“露点”大多出现在这些胶缝上。
5、密封材料的选择
为了确保防水质量，要充分利用各种材料的特点，尽量选择高强度、高弹性、高延伸性的材料，根据防水位置的不同，选择不同的密封材料和柔性防水材料等互补并用的多道设防，包括附加层。必要时候还要考虑防水层的耐老化、耐穿刺以及虫鸟破坏等。
6、冷凝水控制
对节点内部铝框和玻璃边缘之间的冷凝水必须加以控制、收集、排出，已防水这些冷凝水凝聚在铝框内部和玻璃内表面。
7、考虑多种变形
由于玻璃采光顶主要是由高强轻质材料构成，特别是支撑结构由金属钢材、铝型材为主，可能存在的变形很多，如结构变形、温差变形、震动变形等等，变形的直接影响首先是构造节点。因此，设计时应充分考虑节点满足变形的要求。应在设防上、构造上、选材上多方考虑。
二、玻璃采光顶的防水设计原理
正确的设计应该是“堵”和“排”，也就是堵排想结合，在采光顶内外都要进行处理，在室外与水源接触部分进行堵水处理，也就是防止水渗入采光顶，而在采光顶节点内部也要进行处理，如果外部水源已渗入内部，即“堵”这到防线失败的时候，需要根据内部节点的防水通道，将渗入内部的水排到室外。而完成这两种设计的原理是雨幕等压腔原理及外部排水孔设计。玻璃采光顶接缝类型及防水办法，水的来源无非是自然界的雨水、积雪融化水、结露冷凝水。雨水的特点是单位时间内的水量容易掌握，直接作用在采光顶外部，加上风力作用于采光顶表面的水击强度大。结露是由于湿空气在介质两侧的温差达到一定差别时的介质表面凝水现象。对于采光顶来说，结露带来两个问题：一是结露冷凝水容易出现在室内一侧，当结露冷凝水积到一定量时，形成滴水落水;二是采光顶节点构造内的结露冷凝水，特别是采光顶支撑结构的金属材料空腔或内壁形成的冷凝水，如不及时排出，将会长期腐蚀周边材料，使材料的功能性失效，导致漏水或渗水。
采光顶屋面的设计、材料、施工安装等任何一个环节的疏忽或轻视，都将导致堵不严、疏不畅的排水组织失效，通过采光顶系统结构漏下的水可侵蚀结构周边接缝，腐蚀屋顶材料，损坏屋顶结构，污染和破坏内部环境。泄漏的水会顺着结构件流至建筑物内不同的地方，由于漏水长期侵蚀，采光顶系统的各构件的安全隐患将对室内的人居环境的安全造成严重威胁。
传统平面屋顶找坡一般有两种方法：结构找坡和材料找坡。对于平面玻璃采光顶，结构找坡是由采光顶支撑结构与建筑主体屋面结构，如屋面梁或结构墙结合而形成的排水坡度;玻璃材料找坡主要是考虑玻璃中心挠度形成的“水洼”和积聚泥水的排水坡度。采光顶结构找坡时，坡度应不小于3%;当由玻璃材料找坡时，坡度应以保证由于单片玻璃挠度形成的积水可以排除为原则，参考《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102—2003）规定，“在风荷载标准值作用下，4边支撑玻璃的挠度限值DF，LIM宜按其短边边长的1/60采用”，“点支撑玻璃面板的挠度限值DF，LIM宜按其支撑点间长边边长的1/60采用”，“斜玻璃幕墙计算承载力时，应计入永久荷载、雪荷载、雨水荷载等重力荷载及施工荷载在垂直于玻璃平面方向作用所产生的弯曲应力“。因此，为抵消单片玻璃挠度所产生的积水，一般单片玻璃的倾斜坡度不小于2%;另外，玻璃采光顶周边与结构的水平交接处的天沟、檐沟的纵向坡度不应小于是1%。玻璃采光顶找坡应以采光顶支撑结构找坡为主。实践中，采光顶支撑大多以其特有的倾斜屋面效果满足建筑物使用功能和美观要求。
三、天沟与檐沟是关键部分
天沟、檐沟经常受水流冲刷、雨水浸泡与干湿交替，是玻璃采光顶的典型节点。此处是水量的最后汇集处，又是与建筑结构的过渡部位，建议采取以下构造技术要点：
为保证可靠性，应增加设防道次，至少不低于三道设防。应增铺附加防水层，在考虑保温效果的同时，应使用空隙度大的发泡材料，以利于排水找坡。
天沟、檐沟与屋面交接处变形集中，容易开裂。为增强抗裂能力，应采用能够吸收大变形量的密封胶，并且进行柔性连接。
2004年4月29日，故宫新修缮的武英殿出现漏雨状况，据故宫古建修缮中心调查，发生的是“尿檐”现象。“尿檐”是建筑学俗语，指屋檐及其排水系统不能导出全部雨水，部分雨水因此侵人琉璃瓦的缝隙，迂回流经多处，最终表现为侵蚀檐体。究其具体产生原因，一是琉璃瓦覆压咬合的尺寸不够，二是瓦顶铺设的角度不对。
目前，国内有工程采用德国的天沟虹吸技术进行排水，其优点是排水量大、所需空间和面积较小、安装灵活方便、系统具有自清洁特点、不易堵塞;缺点是需要支架和有噪声。虹吸式排水系统的基本原理是当天沟积水深度逐渐加大并超过雨水斗上表面高度，掺气比值迅速下降为零，雨水斗内水流形成负压或压力流，泄流量迅速增大，从而形成饱和排水状态。其技术特点在于虹吸式雨水斗设计，水进人立管的流态被雨水斗调整，消除了由于过水断面缩小而形成的旋涡，从而避免了空气进人排水系统，使系统内管道呈满流状态，利用建筑物高度赋予的势能，在雨水的连续流转过程中形成虹吸作用，导致水流速度迅速增大，实现大流量排水过程。
四、结束语
由于玻璃采光顶的形式极其多样，并且存在与不同屋顶结构的转接，使密封细部产生复杂的多样性，对密封细部的分析也十分重要，无论怎样的玻璃采光顶形式，排水是首要的，排水系统设计的紊乱或细部处理不当，密封处理的任何失当，都将对建筑玻璃采光顶的防水体系产生致命的影响。
参考文献：
[1] GJoseph S A mstock.建筑玻璃使用手册，王铁华李勇译，北京，清华大学出版社，2004.
[2]朱颖;张志勇;游向然.玻璃幕墙节能技术初探[J].山西建筑;2008年17期[3]
[4]石民祥，杨仕超.玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题探讨（续）[J].工程建设与设计;2003年12期
[5]马锦明;张芹;徐伟.玻璃采光顶破坏形式及加强措施分析[J].建筑技术;2011年01期
【关键词】 幕墙;采光顶;防水;设计
引言：
随着节能与环保的社会化大趋势，建筑日益多样化，以人居舒适性为核心的建筑追求更加关注建筑本身与自然的关系。建筑采光顶在众多建筑中被广泛采用，充分利用自然光，增加建筑与环境的亲和力等就体现了这种关系。采光顶除了安全性与热工性能以外，在实际使用过程中，漏水是能够最直接感受到与最日常烦恼的质量问题，多年来已成为采光顶中最常见的建筑弊病之一。
一、玻璃采光顶防水设计原则
玻璃采光顶在整个建筑物上一般只占一小部分，但对整个建筑物的协调和美观有着很大的影响，最早的采光顶出现在秦汉时代，当时使用功能仅仅是采光，但在20世纪，随着经济的发展，新材料、新工艺的涌现，采光顶在建筑中的地位有了很大的飞跃，它成为建筑艺术的体现。
1、防水等级的要求
根据《屋面工程技术规范》（GB50345—2004）确定防水等级和防水要求。对于玻璃采光顶，最为重要的是确定防水合理使用年限，防水等级为四级，分别为5年、10年、15年、25年。
2、耐久性与针对性
节点设计，应考虑其耐久性问题，保证节点设防的耐久性不低于整体防水的耐久性，不能只顾暂时可用。玻璃采光顶造型十分丰富，每个采光顶的节点都有其相同点和不同点，应该针对各自的使用条件和特点予以设计。
3、排水组织
根据采光顶的造型，画分防水区域，需找合理的排水路线，设计合理的排水路线布置图，达到最顺畅的排水设计。
4、找到关键“露点”
根据设计好的排水路线图，找到最有可能的漏水点，进行密封设计。首先要考虑接缝处的密封，玻璃采光顶的接缝主要是玻璃与玻璃之间、横竖框之间、玻璃与其他屋面材料之间的接缝，那么处理好这些胶缝是非常重要的，关键“露点”大多出现在这些胶缝上。
5、密封材料的选择
为了确保防水质量，要充分利用各种材料的特点，尽量选择高强度、高弹性、高延伸性的材料，根据防水位置的不同，选择不同的密封材料和柔性防水材料等互补并用的多道设防，包括附加层。必要时候还要考虑防水层的耐老化、耐穿刺以及虫鸟破坏等。
6、冷凝水控制
对节点内部铝框和玻璃边缘之间的冷凝水必须加以控制、收集、排出，已防水这些冷凝水凝聚在铝框内部和玻璃内表面。
7、考虑多种变形
由于玻璃采光顶主要是由高强轻质材料构成，特别是支撑结构由金属钢材、铝型材为主，可能存在的变形很多，如结构变形、温差变形、震动变形等等，变形的直接影响首先是构造节点。因此，设计时应充分考虑节点满足变形的要求。应在设防上、构造上、选材上多方考虑。
二、玻璃采光顶的防水设计原理
正确的设计应该是“堵”和“排”，也就是堵排想结合，在采光顶内外都要进行处理，在室外与水源接触部分进行堵水处理，也就是防止水渗入采光顶，而在采光顶节点内部也要进行处理，如果外部水源已渗入内部，即“堵”这到防线失败的时候，需要根据内部节点的防水通道，将渗入内部的水排到室外。而完成这两种设计的原理是雨幕等压腔原理及外部排水孔设计。玻璃采光顶接缝类型及防水办法，水的来源无非是自然界的雨水、积雪融化水、结露冷凝水。雨水的特点是单位时间内的水量容易掌握，直接作用在采光顶外部，加上风力作用于采光顶表面的水击强度大。结露是由于湿空气在介质两侧的温差达到一定差别时的介质表面凝水现象。对于采光顶来说，结露带来两个问题：一是结露冷凝水容易出现在室内一侧，当结露冷凝水积到一定量时，形成滴水落水;二是采光顶节点构造内的结露冷凝水，特别是采光顶支撑结构的金属材料空腔或内壁形成的冷凝水，如不及时排出，将会长期腐蚀周边材料，使材料的功能性失效，导致漏水或渗水。
采光顶屋面的设计、材料、施工安装等任何一个环节的疏忽或轻视，都将导致堵不严、疏不畅的排水组织失效，通过采光顶系统结构漏下的水可侵蚀结构周边接缝，腐蚀屋顶材料，损坏屋顶结构，污染和破坏内部环境。泄漏的水会顺着结构件流至建筑物内不同的地方，由于漏水长期侵蚀，采光顶系统的各构件的安全隐患将对室内的人居环境的安全造成严重威胁。
传统平面屋顶找坡一般有两种方法：结构找坡和材料找坡。对于平面玻璃采光顶，结构找坡是由采光顶支撑结构与建筑主体屋面结构，如屋面梁或结构墙结合而形成的排水坡度;玻璃材料找坡主要是考虑玻璃中心挠度形成的“水洼”和积聚泥水的排水坡度。采光顶结构找坡时，坡度应不小于3%;当由玻璃材料找坡时，坡度应以保证由于单片玻璃挠度形成的积水可以排除为原则，参考《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102—2003）规定，“在风荷载标准值作用下，4边支撑玻璃的挠度限值DF，LIM宜按其短边边长的1/60采用”，“点支撑玻璃面板的挠度限值DF，LIM宜按其支撑点间长边边长的1/60采用”，“斜玻璃幕墙计算承载力时，应计入永久荷载、雪荷载、雨水荷载等重力荷载及施工荷载在垂直于玻璃平面方向作用所产生的弯曲应力“。因此，为抵消单片玻璃挠度所产生的积水，一般单片玻璃的倾斜坡度不小于2%;另外，玻璃采光顶周边与结构的水平交接处的天沟、檐沟的纵向坡度不应小于是1%。玻璃采光顶找坡应以采光顶支撑结构找坡为主。实践中，采光顶支撑大多以其特有的倾斜屋面效果满足建筑物使用功能和美观要求。
三、天沟与檐沟是关键部分
天沟、檐沟经常受水流冲刷、雨水浸泡与干湿交替，是玻璃采光顶的典型节点。此处是水量的最后汇集处，又是与建筑结构的过渡部位，建议采取以下构造技术要点：
为保证可靠性，应增加设防道次，至少不低于三道设防。应增铺附加防水层，在考虑保温效果的同时，应使用空隙度大的发泡材料，以利于排水找坡。
天沟、檐沟与屋面交接处变形集中，容易开裂。为增强抗裂能力，应采用能够吸收大变形量的密封胶，并且进行柔性连接。
2004年4月29日，故宫新修缮的武英殿出现漏雨状况，据故宫古建修缮中心调查，发生的是“尿檐”现象。“尿檐”是建筑学俗语，指屋檐及其排水系统不能导出全部雨水，部分雨水因此侵人琉璃瓦的缝隙，迂回流经多处，最终表现为侵蚀檐体。究其具体产生原因，一是琉璃瓦覆压咬合的尺寸不够，二是瓦顶铺设的角度不对。
目前，国内有工程采用德国的天沟虹吸技术进行排水，其优点是排水量大、所需空间和面积较小、安装灵活方便、系统具有自清洁特点、不易堵塞;缺点是需要支架和有噪声。虹吸式排水系统的基本原理是当天沟积水深度逐渐加大并超过雨水斗上表面高度，掺气比值迅速下降为零，雨水斗内水流形成负压或压力流，泄流量迅速增大，从而形成饱和排水状态。其技术特点在于虹吸式雨水斗设计，水进人立管的流态被雨水斗调整，消除了由于过水断面缩小而形成的旋涡，从而避免了空气进人排水系统，使系统内管道呈满流状态，利用建筑物高度赋予的势能，在雨水的连续流转过程中形成虹吸作用，导致水流速度迅速增大，实现大流量排水过程。
四、结束语
由于玻璃采光顶的形式极其多样，并且存在与不同屋顶结构的转接，使密封细部产生复杂的多样性，对密封细部的分析也十分重要，无论怎样的玻璃采光顶形式，排水是首要的，排水系统设计的紊乱或细部处理不当，密封处理的任何失当，都将对建筑玻璃采光顶的防水体系产生致命的影响。
参考文献：
[1] GJoseph S A mstock.建筑玻璃使用手册，王铁华李勇译，北京，清华大学出版社，2004.
[2]朱颖;张志勇;游向然.玻璃幕墙节能技术初探[J].山西建筑;2008年17期[3]
[4]石民祥，杨仕超.玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题探讨（续）[J].工程建设与设计;2003年12期
[5]马锦明;张芹;徐伟.玻璃采光顶破坏形式及加强措施分析[J].建筑技术;2011年01期