八、中庭類采光頂結構式設計方面的幾個問題
１．目前全國高級建筑物設計越來越走向國際化。有些已達到歐美國家的現代化設計水平，廣泛應用到標高幾十米的中庭設計，越來越多這種采光頂往往是在兩個建筑物之間，設計幾何
平面不規則的中庭建筑布局也不少見。這樣兩個建筑物由于其不同的剛度位移和地震位移，一般在１００－３００ｍｍ。如此大的水平變形位移，對兩樓間形成的采光頂的安全帶來麻煩。大的風振位移或地震引起水平位移，與建筑物重在５０００Ｔ－１００００Ｔ來說，
地震作用時間僅０．５秒，所產生的沖擊能量極大，完全把采光頂
擠壓得粉碎。因此，對一些建筑高寬比λ＝Ｈ高／Ｗ寬≥６－７以上塔式建筑物的幕墻，和兩層樓之間，設計
玻璃采光頂時，此時設計要考慮兩個建筑物的水平位移量和垂直變化量，以及它們變形引起采光頂整體扭轉角的變化。實際上會出現兩個建筑物相對變化為５個自由度的動態變形或位移。在實際中，最主要是地震影響，這種影響必然涉及到建筑物對
鋼結構的采光頂的巨大沖擊，會產生巨大
應力，嚴重地會使采光頂被破壞。因為互相沖擊中的時間在一秒之內，因此必須設計一套機構，具有克服吸收來自４個自由度的引起沖擊的能量，以保證采光頂的結構安全，這套機構就是彈簧減震阻尼系統。
２．四自由度彈簧阻尼系統機械設計
現將２００２的北京某幕墻工程采光頂設計的實例，介紹如何設計彈簧阻尼減震系統，保證由８度烈度引起地震在四個方向位移（轉角）所帶來沖擊能量被吸收，使采光頂的玻璃、骨架仍保證安全的強度應力。設兩個建筑物重量為Ｇ１，Ｇ２，地震水平方向引起的水平加速度對８度地震為０．４ｇ／ｓ２，對結構沖擊能量按下面公式估算：
兩個建筑物對采光頂結構沖擊能量分別是：Ｇ１Ｌ１和Ｇ２Ｌ１，其中Ｌ１是建筑物的水平位移。兩個動能方向可能相同，也可能不同，我們用代數和表示如下：
∑Ｅ＝（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１
因為作用在建筑物瞬時間為０．５２秒，因此能量較大（沖量），必須設計一個彈簧減震裝置，對上述能量進行吸收，設減震彈簧組總彈簧系數為Ｋ，應滿足：
（Ｇ１＋Ｇ２）Ｌ１＝Ｋ（Ｌ２－Ｌ０）
式中Ｌ２為采光頂受力后的總水平位移，Ｌ０為結構本身設計時預留的緩沖位移。
只有正確求出Ｋ值，Ｋ＝（Ｇ１＋Ｇ２）＊Ｌ１／（Ｌ２－Ｌ０），根據Ｋ值大小，可以按彈簧規范進行幾何參數設計。設計結果是：彈簧外直徑為φ２６０ｍｍ彈簧圈數為６，簧徑為φ２２ｍｍ，其計１６個彈簧，分布在８個減震器中，即可滿足上述吸能要求，凡是用于兩個高大建筑物之間，設計成帶有標高很高的采光頂和前后立面為大型豎向玻璃幕墻時，必須考慮采光頂主
構件與土建結構之間設計安裝彈簧減震裝置，兩樓之間的過街橋原則上也采用這種設計。
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