採光頂與天窗的概念
所謂採光頂即是以採光為基本目的的屋頂。
所謂天窗就是設置於建築屋頂上用以採光和通風的窗。 除了直接面對天空的水準向為主的天窗外， 我們一般也把用於屋頂下的類似於常規立面窗的高側窗也稱為天窗。
一般從概念上來說， 我們習慣于將成片的、透光面積占比較大的採光單元稱為採光頂， 而將面積占屋頂比例較小的、單元化的採光單元歸結為天窗。 某種程度上， 採光頂也可以理解為眾多天窗的組合。
採光頂簡介
大面積的玻璃採光頂最早應該是從對日照要求高的植物園溫室開始的。
歐洲老火車站常見的鋼結構採光頂
穹窿形採光頂
採光頂的面板材料以玻璃最多， 除此之外還可以採用聚碳酸酯板（PC板）、有機玻璃（PMMA）板等。
德國慕尼克第20屆奧運會場館
建築師：弗雷.奧拓
採用PMMA面板、索網支承結構的採光頂
採光頂面板的固定方式常有類似於玻璃幕牆的明框、結構膠粘隱框、半隱框框支承系統、點支式支撐系統等。
採光頂可用於封閉空間， 也可用於需要遮擋風雨的非封閉空間。
採光頂的支承結構
採光頂的支承結構常有傳統的鋼筋混凝土、鋼（桁架）梁式結構、單層或雙層網架結構、索網結構等。
傳統的鋼筋混凝土井字梁結構， 自然地將採光頂分割為眾多的單元， 更易於處理排水。 雖然通透性較更為纖細的金屬結構差， 但形式更為規整。
傳統建築街區街道上空後加的採光頂， 採用鋼桁架支承結構， 線條較多， 但與古典建築倒是較為協調。
法國巴黎音樂城的鋼桁架支承採光頂
建築師：包贊巴克
日本奈良百年會館的鋼桁架支承採光頂
建築師：磯崎新
北京中國銀行大廳
建築師：貝聿銘
空間網架結構支承的採光頂
北京香山飯店大廳
建築師：貝聿銘
空間網架結構支承的採光頂
英國倫敦大英博物館加建
建築師：諾爾曼.福斯特
單層網殼結構支撐的採光頂，更為輕盈優美，古典的、圖案化的肌理同樣與古典建築形式非常融合。。
貝聿銘設計的柏林德國歷史博物館老館（原軍械庫）中廳
以單層網殼結構（網殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結構）支承的採光頂，覆蓋了原來約41m見方的庭院形成中廳，明亮、輕盈、簡潔，現代與古典完美地融合在一起，單層網殼結構功不可沒。
GMP事務所設計的柏林中央火車站的規則筒狀網殼
構件化組裝的網殼細節——網殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結構。
支承結構系統無疑是影響採光頂形式的重要因素，許多建築師由於缺乏應有的結構知識或者由於工作繁忙而將這一控制過程轉嫁給結構工程師或者專業的幕牆設計師，最終形成的效果讓人不勝唏噓。
某建築中庭的採光頂，採用主次鋼樑結構，由於缺乏應有的設計顯得簡陋不堪。同時，長行程的排水過程讓透明玻璃顯得污濁不堪。
採光頂的排水坡度
大面積的採光頂系統中防排水自然是設計重點，排水自然與坡度相關。實際上，除了滿足排水的基本功能外，減少面板水漬、污垢的積聚更應該是建築師注意的問題。
某建築採光頂的實際效果
由於排水坡度太小，面板的撓曲導致積水在每塊玻璃中部形成了圓形的污漬，十分影響觀感。
大坡度的採光頂相對清潔多了
即使設計坡度如此之大，現實中仍可見一些建築的採光頂上流水形成的污漬。因此，無論如何，日常清潔看來是必不可少的。
現行的JGJ255-2012《採光頂與金屬屋面技術規程》規定採光頂（雨蓬）最小設計排水坡度不應小於3%，但即使滿足此規定，在國內大部分地區空氣較髒、污垢較多、不習慣於日常維護的情況下，我們推薦設計坡度越大越好！
除了坡度外，減少雨水在採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
建築師：理查得·邁耶
採光頂被橫樑分割為眾多單元，減少了雨水的行程，同時排水坡度也較大，避免了污漬的積聚。
如果因為設計的原因選擇排水行程較長的採光頂，即使坡度較大，如果平時打理不勤，同樣會產生很多讓人無法接受的污漬。此時，採用絲網印刷玻璃面板以減弱污漬的視覺明顯程度是一個較好的選擇。
北京南站大廳採光頂
由於採用點陣絲網印刷的玻璃面板，採光頂上的污漬幾乎看不見了。
採光頂的熱工性能
對於封閉空間的採光頂，熱工性能是設計中需要考慮的問題。例如北京市地方標準DB11-687-2015《公共建築節能設計標準.》規定甲類建築圍護結構頂部透光部位傳熱係數不大於2.0W/(m2·K)，太陽得熱係數不大於0.35/0.30。這就需要採用中空玻璃、隔熱型材獲得良好的保溫隔熱性能。
為避免過度的太陽輻射，遮陽設施必不可少，可調節的外遮陽系統應該是最佳選擇。
採光頂常見的內遮陽系統，如同室內窗簾，減少輻射熱的效果遠遜於外遮陽系統。
更為裝飾化的採光頂內遮陽
美國華盛頓國家美術館東館的採光頂
建築師：貝聿銘
內側的白頁遮陽，過濾了一定的日照，光線更為柔和，質感更為細膩，但隔絕輻射熱的效果遠不如外遮陽。
迎光面採用白色絲網印刷玻璃，遮罩一定的日照輻射；背光面採用可開啟的窗扇，更易於空氣流動，也有利於排除上部的高溫空氣。
在採光頂外側設置可調節遮陽白頁片，可以適應更多的情況，遮陽效果最好。
大面積採光頂的二次設計以及施工同樣重要，現實中有許多採光頂由於各種原因滲漏滴水（包括冷凝水）造成使用困擾的，因此選擇合適的二次設計單位、施工單位至關重要！
對於某些僅僅希望引進適當自然光的建築，使用天窗是更為簡單的方式，使用近似於立面窗的高側窗更能避免玻璃污漬的出現，更適合於空氣較髒、平時不希望維護的建築。
大進深工業廠房中常常出現的高側窗（天窗）以及在此基礎上發展出來的形式更為豐富的天窗採光屋面。
天窗相對於大面積採光頂的採光量要小，因此會產生一定的明暗對比，其產生的光影效果有些時候比直來直去的採光頂更有特色。
北京798藝術園區的典型的鋸齒形天窗產生的光影效果
日本奈良百年會館，採光天窗形成的明暗光影效果更為迷人。
關於天窗的設計還涉及許多內容，以後我們再辟文講解。
本文作者褚智勇，東南大學建築系工學學士，北京建築工程學院建築學碩士，教授級高級建築師，一級註冊建築師，現任教於北京工業大學建築與城市規劃學院。曾著有建築材料與構造類暢銷書《建築設計的材料語言》。
予人玫瑰，手有餘香……如認可本文內容，請轉發給更多需要的人士！
“建材U選”網站：WWW.BML365.COM
所有未特殊注明的實景照片及文字版權屬“建構物語”所有。
法國巴黎音樂城的鋼桁架支承採光頂
建築師：包贊巴克
日本奈良百年會館的鋼桁架支承採光頂
建築師：磯崎新
北京中國銀行大廳
建築師：貝聿銘
空間網架結構支承的採光頂
北京香山飯店大廳
建築師：貝聿銘
空間網架結構支承的採光頂
英國倫敦大英博物館加建
建築師：諾爾曼.福斯特
單層網殼結構支撐的採光頂，更為輕盈優美，古典的、圖案化的肌理同樣與古典建築形式非常融合。。
貝聿銘設計的柏林德國歷史博物館老館（原軍械庫）中廳
以單層網殼結構（網殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結構）支承的採光頂，覆蓋了原來約41m見方的庭院形成中廳，明亮、輕盈、簡潔，現代與古典完美地融合在一起，單層網殼結構功不可沒。
GMP事務所設計的柏林中央火車站的規則筒狀網殼
構件化組裝的網殼細節——網殼下弦輔以張拉鋼索形成共同受力結構。
支承結構系統無疑是影響採光頂形式的重要因素，許多建築師由於缺乏應有的結構知識或者由於工作繁忙而將這一控制過程轉嫁給結構工程師或者專業的幕牆設計師，最終形成的效果讓人不勝唏噓。
某建築中庭的採光頂，採用主次鋼樑結構，由於缺乏應有的設計顯得簡陋不堪。同時，長行程的排水過程讓透明玻璃顯得污濁不堪。
採光頂的排水坡度
大面積的採光頂系統中防排水自然是設計重點，排水自然與坡度相關。實際上，除了滿足排水的基本功能外，減少面板水漬、污垢的積聚更應該是建築師注意的問題。
某建築採光頂的實際效果
由於排水坡度太小，面板的撓曲導致積水在每塊玻璃中部形成了圓形的污漬，十分影響觀感。
大坡度的採光頂相對清潔多了
即使設計坡度如此之大，現實中仍可見一些建築的採光頂上流水形成的污漬。因此，無論如何，日常清潔看來是必不可少的。
現行的JGJ255-2012《採光頂與金屬屋面技術規程》規定採光頂（雨蓬）最小設計排水坡度不應小於3%，但即使滿足此規定，在國內大部分地區空氣較髒、污垢較多、不習慣於日常維護的情況下，我們推薦設計坡度越大越好！
除了坡度外，減少雨水在採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
建築師：理查得·邁耶
採光頂被橫樑分割為眾多單元，減少了雨水的行程，同時排水坡度也較大，避免了污漬的積聚。
如果因為設計的原因選擇排水行程較長的採光頂，即使坡度較大，如果平時打理不勤，同樣會產生很多讓人無法接受的污漬。此時，採用絲網印刷玻璃面板以減弱污漬的視覺明顯程度是一個較好的選擇。
北京南站大廳採光頂
由於採用點陣絲網印刷的玻璃面板，採光頂上的污漬幾乎看不見了。
採光頂的熱工性能
對於封閉空間的採光頂，熱工性能是設計中需要考慮的問題。例如北京市地方標準DB11-687-2015《公共建築節能設計標準.》規定甲類建築圍護結構頂部透光部位傳熱係數不大於2.0W/(m2·K)，太陽得熱係數不大於0.35/0.30。這就需要採用中空玻璃、隔熱型材獲得良好的保溫隔熱性能。
為避免過度的太陽輻射，遮陽設施必不可少，可調節的外遮陽系統應該是最佳選擇。
採光頂常見的內遮陽系統，如同室內窗簾，減少輻射熱的效果遠遜於外遮陽系統。
更為裝飾化的採光頂內遮陽
美國華盛頓國家美術館東館的採光頂
建築師：貝聿銘
內側的白頁遮陽，過濾了一定的日照，光線更為柔和，質感更為細膩，但隔絕輻射熱的效果遠不如外遮陽。
迎光面採用白色絲網印刷玻璃，遮罩一定的日照輻射；背光面採用可開啟的窗扇，更易於空氣流動，也有利於排除上部的高溫空氣。
在採光頂外側設置可調節遮陽白頁片，可以適應更多的情況，遮陽效果最好。
大面積採光頂的二次設計以及施工同樣重要，現實中有許多採光頂由於各種原因滲漏滴水（包括冷凝水）造成使用困擾的，因此選擇合適的二次設計單位、施工單位至關重要！
對於某些僅僅希望引進適當自然光的建築，使用天窗是更為簡單的方式，使用近似於立面窗的高側窗更能避免玻璃污漬的出現，更適合於空氣較髒、平時不希望維護的建築。
大進深工業廠房中常常出現的高側窗（天窗）以及在此基礎上發展出來的形式更為豐富的天窗採光屋面。
天窗相對於大面積採光頂的採光量要小，因此會產生一定的明暗對比，其產生的光影效果有些時候比直來直去的採光頂更有特色。
北京798藝術園區的典型的鋸齒形天窗產生的光影效果
日本奈良百年會館，採光天窗形成的明暗光影效果更為迷人。
關於天窗的設計還涉及許多內容，以後我們再辟文講解。
本文作者褚智勇，東南大學建築系工學學士，北京建築工程學院建築學碩士，教授級高級建築師，一級註冊建築師，現任教於北京工業大學建築與城市規劃學院。曾著有建築材料與構造類暢銷書《建築設計的材料語言》。
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