采光頂與天窗的概念
所謂采光頂即是以采光為基本目的的屋頂。
所謂天窗就是設(shè)置于建筑屋頂上用以采光和通風(fēng)的窗。除了直接面對(duì)天空的水平向?yàn)橹鞯奶齑巴猓覀円话阋舶延糜谖蓓斚碌念愃朴诔Ｒ?guī)立面窗的高側(cè)窗也稱為天窗。
一般從概念上來(lái)說(shuō)，我們習(xí)慣于將成片的、透光面積占比較大的采光單元稱為采光頂，而將面積占屋頂比例較小的、單元化的采光單元?dú)w結(jié)為天窗。某種程度上，采光頂也可以理解為眾多天窗的組合。
采光頂簡(jiǎn)介
大面積的玻璃采光頂最早應(yīng)該是從對(duì)日照要求高的植物園溫室開始的。后來(lái)，采光頂逐漸在越來(lái)越多的民用建筑中出現(xiàn)，除了日照及采光外，更成為調(diào)節(jié)室內(nèi)空間氣氛的重要手段?，F(xiàn)在，玻璃采光頂常見于賓館、車站站房等建筑的共享中庭、大廳以及追求天然光的特定建筑空間。
歐洲老火車站常見的鋼結(jié)構(gòu)采光頂
穹窿形采光頂
采光頂?shù)拿姘宀牧弦圆Ａё疃?，除此之外還可以采用聚碳酸酯板（PC板）、有機(jī)玻璃（PMMA）板等。
德國(guó)慕尼黑第20屆奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館
建筑師：弗雷.奧拓
采用PMMA面板、索網(wǎng)支承結(jié)構(gòu)的采光頂
采光頂面板的固定方式常有類似于玻璃幕墻的明框、結(jié)構(gòu)膠粘隱框、半隱框框支承系統(tǒng)、點(diǎn)支式支撐系統(tǒng)等。
采光頂可用于封閉空間，也可用于需要遮擋風(fēng)雨的非封閉空間。
采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)
采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)常有傳統(tǒng)的鋼筋混凝土、鋼（桁架）梁式結(jié)構(gòu)、單層或雙層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。
傳統(tǒng)的鋼筋混凝土井字梁結(jié)構(gòu)，自然地將采光頂分割為眾多的單元，更易于處理排水。雖然通透性較更為纖細(xì)的金屬結(jié)構(gòu)差，但形式更為規(guī)整。
傳統(tǒng)建筑街區(qū)街道上空后加的采光頂，采用鋼桁架支承結(jié)構(gòu)，線條較多，但與古典建筑倒是較為協(xié)調(diào)。
法國(guó)巴黎音樂城的鋼桁架支承采光頂
建筑師：包贊巴克
日本奈良百年會(huì)館的鋼桁架支承采光頂
建筑師：磯崎新
北京中國(guó)銀行大廳
建筑師：貝聿銘
空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支承的采光頂
北京香山飯店大廳
建筑師：貝聿銘
空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支承的采光頂
英國(guó)倫敦大英博物館加建
建筑師：諾爾曼.福斯特
單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支撐的采光頂，更為輕盈優(yōu)美，古典的、圖案化的肌理同樣與古典建筑形式非常融合。。
貝聿銘設(shè)計(jì)的柏林德國(guó)歷史博物館老館（原軍械庫(kù)）中廳
以單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（網(wǎng)殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結(jié)構(gòu)）支承的采光頂，覆蓋了原來(lái)約41m見方的庭院形成中廳，明亮、輕盈、簡(jiǎn)潔，現(xiàn)代與古典完美地融合在一起，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)功不可沒。
GMP事務(wù)所設(shè)計(jì)的柏林中央火車站的規(guī)則筒狀網(wǎng)殼
構(gòu)件化組裝的網(wǎng)殼細(xì)節(jié)——網(wǎng)殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結(jié)構(gòu)。
支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)無(wú)疑是影響采光頂形式的重要因素，許多建筑師由于缺乏應(yīng)有的結(jié)構(gòu)知識(shí)或者由于工作繁忙而將這一控制過程轉(zhuǎn)嫁給結(jié)構(gòu)工程師或者專業(yè)的幕墻設(shè)計(jì)師，最終形成的效果讓人不勝唏噓。
某建筑中庭的采光頂，采用主次鋼梁結(jié)構(gòu)，由于缺乏應(yīng)有的設(shè)計(jì)顯得簡(jiǎn)陋不堪。同時(shí)，長(zhǎng)行程的排水過程讓透明玻璃顯得污濁不堪。
采光頂?shù)呐潘露?/strong>
大面積的采光頂系統(tǒng)中防排水自然是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，排水自然與坡度相關(guān)。實(shí)際上，除了滿足排水的基本功能外，減少面板水漬、污垢的積聚更應(yīng)該是建筑師注意的問題。
某建筑采光頂?shù)膶?shí)際效果
由于排水坡度太小，面板的撓曲導(dǎo)致積水在每塊玻璃中部形成了圓形的污漬，十分影響觀感。
大坡度的采光頂相對(duì)清潔多了
即使設(shè)計(jì)坡度如此之大，現(xiàn)實(shí)中仍可見一些建筑的采光頂上流水形成的污漬。因此，無(wú)論如何，日常清潔看來(lái)是必不可少的。
現(xiàn)行的JGJ255-2012《采光頂與金屬屋面技術(shù)規(guī)程》規(guī)定采光頂（雨蓬）最小設(shè)計(jì)排水坡度不應(yīng)小于3%，但即使?jié)M足此規(guī)定，在國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)空氣較臟、污垢較多、不習(xí)慣于日常維護(hù)的情況下，我們推薦設(shè)計(jì)坡度越大越好！
除了坡度外，減少雨水在采光頂面板上的行程也是有效的減少污漬形成的有效手段。
荷蘭海牙市政廳12層高的巨大中庭
建筑師：理查得·邁耶
采光頂被橫梁分割為眾多單元，減少了雨水的行程，同時(shí)排水坡度也較大，避免了污漬的積聚。
如果因?yàn)樵O(shè)計(jì)的原因選擇排水行程較長(zhǎng)的采光頂，即使坡度較大，如果平時(shí)打理不勤，同樣會(huì)產(chǎn)生很多讓人無(wú)法接受的污漬。此時(shí)，采用絲網(wǎng)印刷玻璃面板以減弱污漬的視覺明顯程度是一個(gè)較好的選擇。
北京南站大廳采光頂
由于采用點(diǎn)陣絲網(wǎng)印刷的玻璃面板，采光頂上的污漬幾乎看不見了。
采光頂?shù)臒峁ば阅?/span>
對(duì)于封閉空間的采光頂，熱工性能是設(shè)計(jì)中需要考慮的問題。例如北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11-687-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).》規(guī)定甲類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部透光部位傳熱系數(shù)不大于2.0W/(m2·K)，太陽(yáng)得熱系數(shù)不大于0.35/0.30。這就需要采用中空玻璃、隔熱型材獲得良好的保溫隔熱性能。
為避免過度的太陽(yáng)輻射，遮陽(yáng)設(shè)施必不可少，可調(diào)節(jié)的外遮陽(yáng)系統(tǒng)應(yīng)該是最佳選擇。
采光頂常見的內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng)，如同室內(nèi)窗簾，減少輻射熱的效果遠(yuǎn)遜于外遮陽(yáng)系統(tǒng)。
更為裝飾化的采光頂內(nèi)遮陽(yáng)
美國(guó)華盛頓國(guó)家美術(shù)館東館的采光頂
建筑師：貝聿銘
內(nèi)側(cè)的白頁(yè)遮陽(yáng)，過濾了一定的日照，光線更為柔和，質(zhì)感更為細(xì)膩，但隔絕輻射熱的效果遠(yuǎn)不如外遮陽(yáng)。
迎光面采用白色絲網(wǎng)印刷玻璃，屏蔽一定的日照輻射；背光面采用可開啟的窗扇，更易于空氣流動(dòng)，也有利于排除上部的高溫空氣。
在采光頂外側(cè)設(shè)置可調(diào)節(jié)遮陽(yáng)白頁(yè)片，可以適應(yīng)更多的情況，遮陽(yáng)效果最好。
大面積采光頂?shù)亩卧O(shè)計(jì)以及施工同樣重要，現(xiàn)實(shí)中有許多采光頂由于各種原因滲漏滴水（包括冷凝水）造成使用困擾的，因此選擇合適的二次設(shè)計(jì)單位、施工單位至關(guān)重要！
對(duì)于某些僅僅希望引進(jìn)適當(dāng)自然光的建筑，使用天窗是更為簡(jiǎn)單的方式，使用近似于立面窗的高側(cè)窗更能避免玻璃污漬的出現(xiàn)，更適合于空氣較臟、平時(shí)不希望維護(hù)的建筑。
大進(jìn)深工業(yè)廠房中常常出現(xiàn)的高側(cè)窗（天窗）以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的形式更為豐富的天窗采光屋面。
天窗相對(duì)于大面積采光頂?shù)牟晒饬恳。虼藭?huì)產(chǎn)生一定的明暗對(duì)比，其產(chǎn)生的光影效果有些時(shí)候比直來(lái)直去的采光頂更有特色。
北京798藝術(shù)園區(qū)的典型的鋸齒形天窗產(chǎn)生的光影效果
日本奈良百年會(huì)館，采光天窗形成的明暗光影效果更為迷人。
關(guān)于天窗的設(shè)計(jì)還涉及許多內(nèi)容，以后我們?cè)俦傥闹v解。
本文作者褚智勇，東南大學(xué)建筑系工學(xué)學(xué)士，北京建筑工程學(xué)院建筑學(xué)碩士，教授級(jí)高級(jí)建筑師，一級(jí)注冊(cè)建筑師，現(xiàn)任教于北京工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院。曾著有建筑材料與構(gòu)造類暢銷書《建筑設(shè)計(jì)的材料語(yǔ)言》。
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