单层厂房中由于采光和通风要求所设置的天窗一般有:纵向上承式天窗、横向下沉式天窗、天井式天窗和平天窗等。横向下沉式天窗、天井式天窗和平天窗都是利用屋架兼作天窗,不需另设天窗架、挡风板支架和挡风板等。
本文主要叙述支承于屋架上弦的纵向天窗中矩形天寶架的设计、计算和构造。
天窗结构通常由天窗架、檩条(或大型屋面板)、侧窗横档和天窗架支撑系统组成。
矩形天窗架的常用形式主要有三铰拱式、三支点式和多竖杆式。
1.三铰拱式(图1 a,b)
三铰拱式天窗架由两个三角形桁架组成,天窗架只有两点与屋架铰接,制作简单,便于运输和组装。由于顶铰的存在,安装时稳定性较差,且传给屋架的集中荷载较大,故常用于天窗架跨度较小的场合。
2.三支点式(图 1 c、d)
三支点式天窗架由天窗架侧柱和三角形桁架组成,其与屋架连接的节点较少,整体刚度较大,常与屋架分别吊装,施工较方便,宜用于天窗架跨度较大的情况。
3.多竖杆式(图1 e、f)
多竖杆式天窗架由支于屋架节点上的竖向压杆,上弦杆和斜腹杆组成。其构造简单受力明确,运输方便,但与屋架的连接节点较多,现场安装工作量较大,多用于天窗高度不太高而跨度较大的场合。
天窗架的跨度和高度应根据厂房的采光和通风要求确定。天窗架的跨度一般为屋架跨度的1/3~1/2,高度为其跨度的1/5~1/2.
天窗架上弦坡度与节间划分一般与屋架上弦相同。为使天窗架上弦杆不受局部弯矩,檩条或屋面板主肋应尽量位于节点上:(石棉瓦类轻型屋面的缀条除外)
所有天窗架的侧柱和中间竖杆,均支于屋架的节点上。
(表1)列出常用天窗架跨度、窗扇高度、天窗架形式与相配合的钢屋架跨度;
对于抗震风,天窗架的设置应符合下列要求：
(1)天窗官采用突出屋而较小的避风型天窗,有条件或9度时宜采用下沉式天窗。
(2) 8度和9度时,天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。
(3) 天窗屋盖、端壁板和侧板宜采用轻型板材。
为了更好地组织通风和排气,避免气流倒灌,通常需要设置挡风板。挡风板有竖直(图2 a)和向外倾斜(图2 b)两种。挡风板一般采用波形石棉瓦、压型钢板等轻质材料,其下端与屋盖顶而应留至少50mm的间隙。
挡风板支架有支承式和悬挂式两种。支承式的立柱下端支承于屋盖上,上端用横杆与天窗相连(图2 a),杆件少,用锕省;但立柱与屋盖连接处的防水处理复杂,处理不当容易漏水。悬挂式的挡风板支架则由连接于天窗架侧柱的杆件组成(图2 b),挡风板荷载全部传给天窗架侧柱,特别是天窗侧柱因挡风架的水平集中力引起较大的弯矩,所需杆件截面较大。
天窗端部通常采用波形石棉瓦、压型钢板等作为围护结构。支承围护材料的横梁可平行于屋面位置(图3 a),也可水平放置(图3 b)。横梁一般支承于天窗架的竖杆上,对三铰拱式天窗架,屋脊处应另加竖杆(图3 a)