八、中庭类采光顶结构式设计方面的几个问题
１．目前全国高级建筑物设计越来越走向国际化。有些已达到欧美国家的现代化设计水平，广泛应用到标高几十米的中庭设计，越来越多这种采光顶往往是在两个建筑物之间，设计几何
平面不规则的中庭建筑布局也不少见。这样两个建筑物由于其不同的刚度位移和地震位移，一般在１００－３００ｍｍ。如此大的水平变形位移，对两楼间形成的采光顶的安全带来麻烦。大的风振位移或地震引起水平位移，与建筑物重在５０００Ｔ－１００００Ｔ来说，
地震作用时间仅０．５秒，所产生的冲击能量极大，完全把采光顶
挤压得粉碎。因此，对一些建筑高宽比λ＝Ｈ高／Ｗ宽≥６－７以上塔式建筑物的幕墙，和两层楼之间，设计
玻璃采光顶时，此时设计要考虑两个建筑物的水平位移量和垂直变化量，以及它们变形引起采光顶整体扭转角的变化。实际上会出现两个建筑物相对变化为５个自由度的动态变形或位移。在实际中，最主要是地震影响，这种影响必然涉及到建筑物对
钢结构的采光顶的巨大冲击，会产生巨大
应力，严重地会使采光顶被破坏。因为互相冲击中的时间在一秒之内，因此必须设计一套机构，具有克服吸收来自４个自由度的引起冲击的能量，以保证采光顶的结构安全，这套机构就是弹簧减震阻尼系统。
２．四自由度弹簧阻尼系统机械设计
现将２００２的北京某幕墙工程采光顶设计的实例，介绍如何设计弹簧阻尼减震系统，保证由８度烈度引起地震在四个方向位移（转角）所带来冲击能量被吸收，使采光顶的玻璃、骨架仍保证安全的强度应力。设两个建筑物重量为Ｇ１，Ｇ２，地震水平方向引起的水平加速度对８度地震为０．４ｇ／ｓ２，对结构冲击能量按下面公式估算：
两个建筑物对采光顶结构冲击能量分别是：Ｇ１Ｌ１和Ｇ２Ｌ１，其中Ｌ１是建筑物的水平位移。两个动能方向可能相同，也可能不同，我们用代数和表示如下：
∑Ｅ＝（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１
因为作用在建筑物瞬时间为０．５２秒，因此能量较大（冲量），必须设计一个弹簧减震装置，对上述能量进行吸收，设减震弹簧组总弹簧系数为Ｋ，应满足：
（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１＝Ｋ（Ｌ２－Ｌ０）
式中Ｌ２为采光顶受力后的总水平位移，Ｌ０为结构本身设计时预留的缓冲位移。
只有正确求出Ｋ值，Ｋ＝（Ｇ１＋Ｇ２）＊Ｌ１／（Ｌ２－Ｌ０），根据Ｋ值大小，可以按弹簧规范进行几何参数设计。设计结果是：弹簧外直径为φ２６０ｍｍ弹簧圈数为６，簧径为φ２２ｍｍ，其计１６个弹簧，分布在８个减震器中，即可满足上述吸能要求，凡是用于两个高大建筑物之间，设计成带有标高很高的采光顶和前后立面为大型竖向玻璃幕墙时，必须考虑采光顶主
构件与土建结构之间设计安装弹簧减震装置，两楼之间的过街桥原则上也采用这种设计。
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