摘要：在经济、科技高速发展的背景下，球型采光顶已经广泛应用在建筑行业之中，并发挥出其自身的重要价值。基于此，本文将具体阐述球型采光顶的设计工艺，以构件加工、结构安装为切入点，深入探究球型采光顶的施工技术，同时分析球型采光顶的实际应用，旨在能够更加全面地掌握球型采光顶的相关技艺，优化建筑的采光效果，从而满足居住者的相关需求，进一步推动我国建筑行业的发展，以此为相关人员提供有价值的参考。
关键词：球型采光；设计方式；施工技术
前言：在我国建筑行业飞速发展的基础上，仅仅使用了三十多年的时间，我国在幕墙方面的设计、施工水平就已经与国际水平之间的差距不断缩小。就球型采光顶的结构而言，已经呈现出多样化的发展趋势，但是由于建筑行业依然迅猛发展，其建筑物的造型也逐渐变得更加多变、复杂，这就需要相关的技术人员、施工人员加大对球型采光顶的研究，进一步提高设计与施工的水平，进而推动建筑行业的发展。
一、球型采光顶的设计工艺
由于我国幅员辽阔，南北的跨度包含五个气候区、东西的跨度包含五个时区，所以在设计球型采光顶的过程中，存在很多注意事项，主要内容包括以下三点：
（一）支撑结构形式
随着社会的进步，很多建筑师的创意感、空间感都更加强烈，同时建筑设计也需要更多多元、空透、时尚的元素，使得桁架结构得到了很多建筑设计人员的关注。在桁架结构之中，主龙骨发挥着其自身的关键作用，所承载的荷载包括地震荷载、活荷载、重力荷载、风荷载等。与之相比，次龙骨通常在对荷载进行传递之外，也能够进一步提高建筑结构的稳定性。所以，在设计的过程中，需要对主龙骨与次龙骨各自的受力点进行区分，并将有限元分析软件应用在工作中，为设计工作的质量、效率奠定基础。
（二）面板结构形式
在球型采光顶之中，其顶面的结构形式通常分为两种不同的形式，即点支式、框架式。具体而言，球型采光顶的面板结构中，如果采用常规点的方式进行设计，就会严重影响球型采光顶面板的密封效果，其自身的保温功能、隔音效果等也会随之下降。所以，在设计球型采光顶时，尽可能可以使用夹具式的构造，避免影响球型采光顶的性能。相比之下，浮头式结构、横隐竖明且框隐的结构形式，在球型采光顶面板的设计中应用较为广泛，主要是因为这一设计方式在很大程度上具有良好的防水效果，密封程度较高，能够更加充分地发挥球型采光顶的价值，延长结构的使用寿命。
（三）材料的选择
在设计球型采光顶的过程中，其桁架结构中的主、次钢梁，需要使用高质量的焊接材料完成焊接工作，如0345B、0235B等。另外，在选用玻璃面板材料的环节中，工作人员也需要考虑多方面的因素，主要要求设计人员将地理位置的差异纳入材料选择的考虑范围之内。例如：在南方的建筑工程中，设计球型采光顶时需要重视其隔热功能，而北方则主要考虑保温功能。因此，南方应该使用遮阳型LOW-E玻璃或者热反射镀膜玻璃，从而实现隔热的目的，并将玻璃膜层设置在第二面气体层中；北方的球型采光顶设计需要使用高透型的LOW-E玻璃，其具有良好的保温性能，并将玻璃膜层设置在第三面气体层中[1]。
二、球型采光顶的施工技术
（一）构件加工
在球型采光顶的构件之中，加工工艺主要包括以下两方面内容：
（1）玻璃加工。由于球型采光的玻璃为曲面结构，就需要在具体的制作、加工期间，依据模板对弯钢化成型进行详细地检查，从而保证玻璃的加工与制作能够符合球型采光顶、建筑的实际需求。在设计的过程中，玻璃曲面与标准弧线之间的吻合程度误差应在2.5毫米以内，与弦长尺的公差则需要小于2毫米。同时，玻璃的下料、安装环节中，都应该全面满足现场的施工要求、设计要求等，进而优化球型采光顶的施工效果。
（2）钢结构加工。在球型采光顶的设计中，变截面工字钢的腹板应该运用数控线切割技术，并使用加工模板对成型以后的翼缘弯弧进行全面地检查，其与标准弧线的吻合度误差应保证在2.0毫米之内。需要注意的是，在成型焊接的过程中，不能仅仅采用单向焊接的方式，而是应该采用由中间向两端的焊接方式，从而将焊接应力最大程度的消除，同时在完成焊接以后，再次使用模板进行更加详细地检查。另外，在球型采光顶的构件加工中，需要对有的钢材进行除锈，满足等级Sa2.5的相关需求。在完成除锈以后，工作人员就应该立即使用氟碳底漆、红丹漆等对钢材进行粉刷[2]。
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（二）结构安装
在完成球型采光顶的构件加工以后，就需要将其整体结构进行合理的安装，主要的工作方式包括：
（1）测量与定位。在球型采光顶结构的安装之中，其测量、放线的环节，应该将其球面的中心为开展工作的基点，以此对基准线进行确定。通过这样的方式，对不同的定位点设置出相应的高度、半径等，并在放线的过程中使用精度较高的测量设备，从而为球型采光顶的施工奠定坚实的基础。
（2）安装与检查。在球型采光顶的施工中，需要结合相应的工序对其钢结构构件进行安装。具体而言，首先从顶部的环形钢梁开始，逐渐向下进行施工，而其他的钢龙骨则需要采两侧同时进行，保证其焊接进度的均衡性，从而将施工中所产生的焊接应力进行消除，提高球型采光顶的安装质量。
（3）焊接与防腐。在安装球型采光顶的相关结构时，工作人员应该时刻关注施工现场的焊接工作，需要保证除锈的等级满足Sa2.5的要求。然后，工作人员则需立即使用使用氟碳底漆、红丹漆等对钢材进行二次粉刷，并保证油漆的厚度满足球型采光顶的安装技术要求，一旦发现底部存在破损的现象，就需要立即对其进行补。在完成上述的工序以后，对钢结构的安装工序为：1）对中层进行刷漆；（2）涂刷防火涂料，其防火的极限为1.5小时；3）使用氟碳涂刷面漆。在完成安装以后，依然需要工作人员对球型采光顶的整体进行检查，把保证其能够符合建筑施工的相关要求[3]。
三、球型采光顶的实际应用
在本文中，所选择的球型采光顶施工现场位于南方，外形的整体为呈现半椭球的形状。在工程案例中，球型采光顶的占地面积为254平方米，顶高为13.85米，而椭球的短半轴场地为8.995米，而长半轴则为12.05米。为了便于分析与计算，本文将球型采光顶的曲面划分为30个格子，每个分格的角度为12度，其中最大分格的弧长为1.8825米。另外，在球型采光顶中，其高度包括8个分格，每个高度方向分格的弧长为1.9米。对此，球型采光顶的设计、安装的内容包括以下几方面：
（一）选择的材料
在球型采光顶中，材料的选择包括玻璃、桁架两方面，具体为：
（1）玻璃的材料。在面板的选用中，双曲面需要使用具有中空夹胶的玻璃，同时外片需要使用银灰色热反射的镀膜玻璃，规格为12毫米，其实际透光的比例为百分之六十四，而太阳能的实际透射比则为百分之六十五。对于球型采光顶的内片而言，则使用透明性质的夹胶玻璃，这一型号的玻璃能够几乎将全部的紫外线进行阻隔，并在室内安装了与之相互匹配的电动遮阳帘。
（2）桁架的材料。在经线的方向上，需要使用高频电焊钢管、变截面工字钢进行间隔布设。另外，在球型采光顶桁架的材料选择中，其纬线的方向则需要应用φ114的钢管进行连接，其中顶部应该设计为箱型环梁，以此来保证球型采光顶结构的稳定性，提高建筑工程的总体质量。
（二）结构的施工
在设计球型采光顶的结构时，需要结合本案例的实际需求进行设计，主要内容包括：
（1）支撑结构。在本案例中，应该采用隐框构件的设计方式，选择标准、符合实际的节点，由于加工水平方向的玻璃框架具有较大的难度，所以为了能够有效解决这一问题，就需要设计的环节中将其取消。在面玻璃中，需要运用两侧同时受力的方式，保证横梁的焊接工作能够顺利进行。
（2）力学与荷载。在施工中，工作人员需要使用有限元分析软件计算出球型采光顶结构的力学，以此为荷载的实际取提供参考。在球型采光顶的结构中，主要承受的荷载包括地震荷载、自重、风荷载，依据球型采光顶施工、建筑施工的相关诡诞、标准，对荷载进行取值。通过这样的设计方式，可以在很大程度上提高球型采光顶施工的科学性、合理性，满足建筑工程对球型采光顶稳定性的相关要求，便于实现球型采光顶的价值。
结语：综上所述，球型采光顶的结构、材料等方面都有着对应的设计工艺，需要相关的设计人员将其应用在工作之中。以此为基础，工作人员优化了球型采光顶的构建加工，采用合理的方式对其结构进行了安装，同时在实际应用的过程中，充分发挥了设计工艺、施工技术的价值，提高了建筑工程的整体质量、效率，推动了建筑行业更加稳定的发展。所以，为了能够充分发挥球型采光顶的作用，可以将文中的方式应用在具体的设计与施工中。
参考文献
[1]曹亚军,车志岩,谢超.大跨度操作平台在采光顶施工中的应用[J].施工技术,2016,45(06):74-77.
[2]李瑞鹏.玻璃采光顶的应用研究与工程实践[J].工程质量,2016,34(02): 88-91.
[3]高树鹏.金属屋面、玻璃采光顶、智能型滑移开启天窗组合大型屋面系统防水技术[J].建筑技术,2015,46(07):625-628.
论文作者:王振泽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/18
标签：采光论文; 结构论文; 荷载论文; 玻璃论文; 方式论文; 桁架论文; 加工论文; 《基层建设》2018年第18期论文;