山地旅馆
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2023年3月2日发(作者：工程概况牌)1
1、题目:天窗设计的古往今来
2、提要:本论文首先通过天窗的由来及其历史和发展、中庭天窗的构造做法、三
个当代知名建筑师的成功设计案例三个部分学习并借鉴前人的设计智慧和理念，
之后结合旅馆设计提出了自己的创新方案。
关键字：天窗历史中庭天窗的结构创新应用
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目录
一、天窗概述-------------3
二、天窗的历史和发展-------------3-5
1、古埃及天窗
2、古罗马天窗
3、拜占庭天窗
4、西欧中世纪天窗
5、文艺复兴时期天窗
6、工业革命以来的天窗
三、中庭天窗的结构、形式及构造--------------5-9
中庭天窗构造
1、承重结构型式
2、玻璃顶的形式与组成
采光顶举例
四、优秀作品举例--------------9-12
1、约翰逊制蜡公司总部
2、美国美术馆东馆—贝聿铭
3、小筱住宅--安藤
五、我的设计-------------12-13
1、设计背景
2、灵感来源
3、设计思路
4、构造做法
六、参考文献
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正文：
一、天窗概述
屋顶采光天窗是指在屋面上设置采光口，用各种透光板材或成品采光罩，以
满足屋顶层采光和通风的需要，起到改善和提高室内使用功能的作用，同时也能
丰富了室内空间光影变化效果和建筑立面造型。
二、天窗的历史和发展
在中国古建筑中，天窗并不多见，建筑的采光通常是借助直接面向院的侧窗
完成的。少数天窗只是散见在小式建筑中，如某些地区的民居中利用屋顶的亮瓦
或小采光口引入光线，天窗的实用功能和在建筑艺术上的价值远远没有得到发
展。因此，天窗的发展历史实际上主要是西方建筑天窗的发展史。
在西方建筑发展的各个时期，位于屋顶的天窗的形式、大小与当时的建筑结
构技术密切相关，同时也促进了建筑结构技术的发展
有史以来，绝大多数的建筑结构方式，无非是如何造屋顶和如何支承屋顶。屋顶
的跨度和它的支承方式，决定着它覆盖下的空间的使用价值。每当建筑功能有新
发展而要求更开阔的空间时，首先就是旧的屋顶和它的支承者的结构发生矛盾。
更广阔的室内空间也会对室内采光提出更高的要求，由于太阳在古代建筑中一直
是室内照明的主要光源，在建筑中设置窗是引入光线、照亮室内空间的主要方法，
所以，在很长一段时间内，设置位于屋顶的天窗成为解决大进深空间的采光问题
的惟一途径。
1、古埃及天窗
古埃及人用天窗解决神庙建筑的室内采光问题，同时通过控制进入室内光线
的多少和形态，营造神庙建筑所需的神秘压抑的空间氛围。古埃及神庙中的天窗
形态为高侧窗，通过中央两根柱子支撑的天花高于两侧形成。
2、古罗马天窗
古罗马人创造了拱券结构，十字拱更是突破了承重墙的限制，只需四角有支
柱，对在墙体上开窗极有利，特别是十字拱在支柱以上的部分可以向四个方向垂
直开窗，也可以再穹顶的最高点形成圆形的天窗。
罗马万神庙的主要采光方式是单一顶光（图1），
这是由他的结构方式决定的。混凝土整体浇制的大穹
顶厚重、密实、封闭，只有在最顶部墙体才摆脱了城
中的使命，得以开
敞，自然光就从这个最高部位以一种令人神往和敬畏
的姿态照射进来。从顶端开口时这种连续承重结构唯
一合乎逻辑的采光方式。但值得一提的是，这种唯的
一的顶光一方面进一步突出了结构：光线的来源强调
了结构的对称、集中、稳固；单一光源从顶端漫下，
由亮到暗，将穹顶饱满的弧形渲染得极富立体效果。
另一方面作为视觉焦点的天窗使整个空间拥有感人的
精神力量。
3、拜占庭天窗
拜占庭建筑的主要成就是创造了把穹顶
支承在四个或更多的独立支柱上的结构方法
和相应的集中式建筑型制，创造了一套由帆
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拱、鼓座、穹顶组成的新型结构方式和艺术形式。拱券的发明使底部的连续墙从
承重的使命中解放出来，结构型制从古罗马的厚重密实逐渐走向轻盈开敞，采光
形式配合了这种结构变化的趋势。。在圣索菲亚大教堂中，中央穹顶的脚底，每
两个肋之间都有窗子一共40个，产生使穹顶漂浮在空中的感觉。
4、西欧中世纪天窗
通过人们的不断探索，一套由二圆心尖
拱、尖券、。骨架券、十字拱和飞扶壁组成的
哥特式教堂完整的结构体系形成了。飞扶壁的
使用使侧廊的拱顶不再负担中庭拱顶的侧推
力，从而可以降低高度，扩大中庭的侧高窗。
哥特式教堂从发展至成熟，每一次结构的改
进都引入了更多的光线，并造成光线对结构更
好的表现。
5、文艺复兴时期天窗
为了让光线穿过厚厚的屋顶，人们发明了各种剖面形式的采光口，隐匿在各
处的采光口在室内营造出富有戏剧性的采光效果。
6、工业革命以来的天窗
随着大跨度的钢筋混凝土结构和钢结构屋面的广泛应用，结合现代的屋面结
构形式，在工业厂房建筑中发展出了均匀排列的锯齿形天窗、矩形天窗、采光天
棚等一系列的天窗形式。
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现代建筑创立之初，在把天窗作为建筑创
作的手段的现代主义运动先驱们的推动下，天
窗以各种艺术形式出现在各类民用建筑中，增
添了现代建筑的艺术魅力。
三、中庭天窗的结构、形式及构造
、中庭天窗构造
组成部分：屋顶承重结构和玻璃面
特点：由玻璃拼成，必须设骨架，骨架一般采用铝合金或钢。
1、承重结构型式：
A、梁结构
B、拱结构
C、桁架结构
D、网架结构
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2、玻璃顶的形式与组成
按构造不同：整体式、拼装式。
A、整体式:整体式采光罩
拼装式:玻璃顶的骨架与玻璃
玻璃顶的骨架
1)材料：钢筋混凝土或型钢
2）钢筋砼天窗架形式：┌┐形、W形和Y形等。
3）钢天窗架形式：多压杆式和桁架式
尺寸：天窗架的扩大模数为
30M
玻璃
1）一般选用安全玻璃，
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如：钢化玻璃、夹层玻璃（PVB）、夹丝玻璃等。
2）或选用透光率较高的安全可靠和具有保温隔热功能的双层透光板材。
如：聚碳酸脂（PC）有机玻璃透光板、
丙烯酸脂有机玻璃板——可作成方锥形、拱型等各种形状。
3）其他材料：
如：玻璃钢——FRP等。
B、拼装式
构造组成：透光面板、连接件、金属骨架、密封胶等。
a明框——连接件装配
b隐框——结构胶粘结
明框构造：
隐框构造：
整体式——现场安装
分离式——结构装配式(玻璃与框架分离,玻璃不是直接胶结在框架杆件
上，而是将玻璃胶结在玻璃框上，再用固定片将玻璃框固定在杆件上。
外挂内装固定片式节点内嵌式玻璃采光顶
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采光顶实例：
外挂外装固定片式节点
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四、优秀作品举例
1、约翰逊制蜡公司总部—莱特
约翰逊制蜡公司总部中采用的是莱特自己发明的结构，钢丝网水泥的蘑菇状
的柱子上细下粗，到了顶部水平展开成圆盘。许多个这样的柱子排列在一起，在
圆盘的边缘互相连接。其间的空档加上玻璃覆盖，就形成了带天窗的屋顶。均匀
的光从圆与圆之间的空隙平铺下来，使顶盖如同飘浮在光亮背景上深深的荷叶。
四周的围墙用砖砌成，并不承重。外墙与屋顶相接的地方有一道用细玻璃管组成
的长条形带窗。莱特的这一设计将结构与天窗巧妙的结合，取得了精妙的效果。
2、美国美术馆东馆—贝聿铭
贝聿铭在美国美术馆东馆的设计中探索着光线的丰富变化。他曾构想过突出
屋顶的斜三角天窗；1969年底所绘的透视图中条形天窗也有出现；1971年所绘
的透视图中中庭成为光庭。该中庭天窗以结构为主，纵横交错的结构如蛛丝网般。
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阳光透过蛛丝网似的天窗，从不同角度射入，自成一幅美丽的图画。
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3、小筱住宅--安藤
安藤在小筱住宅有很多光的运用，天窗的运用更是无处不在并且手法多
样。他的设计中，天窗不是为了单纯的采光。他时而让光线配合着材质，时而天
窗又成为一条光缝强调着墙这一构筑元素单纯性和独立性。
a、顶部天窗采光：位于工作室、客厅、走廊等位置，顶窗光线成了顶部面光
源，顶侧缝隙直射进来的阳光照在“纤柔若丝”的混凝土壁面，沟通了建筑与自然
的内在关联。“随着时间变化和季节更替，光的强度发生着变化，物体的形象也
随之改变。”
b、弧墙顶部天窗:工作室（Atelier）与其他建筑物采用的直线采光模式不同的
是，安藤沿着弧墙设计了顶部天窗，光线射入后在墙体上形成斑驳的曲线。
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小结：在西方建筑发展的各个时期，位于屋顶的天窗的形式、大小与当时的
建筑结构技术密切相关，同时也促进了建筑结构技术的发展。
天窗的发展也带动了建筑内部空间的发展。随着结构、材料、技术的不断发展天
窗的形式和功能日益丰富。我们在天窗的设计中。可以从不同角度进行推敲，从
而形成适应不同地域、不同功能、具有不同艺术特点的室内空间。下面我就来展
示一下我在山地旅馆设计中的应用。
五、我的设计
1、设计背景:我们这次的旅馆设计选址在山地上。设计中难免会存在建筑设
计与树木保护的矛盾。于是我想要将建筑设计与树木保护结合起来，同时
在加入天窗。以期达到在解决建筑设计与树木保护的矛盾的同时，利用天
窗建立一种室内外自然的联系和过度。让山地中优越的自然环境得到充分
的利用。
2、灵感来源：
a.莱特在约翰逊制蜡公司总部设计中设计了一种下细上粗的蘑菇状空心柱
b.正二十体的空间结构空间稳定性良好
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3、设计思路
a、将树干包围在空心柱内，可解决树木破坏屋顶完整性的难题。
b、利用正二十面体形成空间网架结构，在网架形成的面中加入不同材
质的面，当选择玻璃作为面材料时便可形成不同位置和大小的采光
口。当某个位置有树木穿过时，便将其处理成空洞，并在此处做空
心柱。一方面支撑起结构体系，另一方面保证了空间的完整性。
4、构造做法：
a、取半径为8米的球空间的一半，采用钢材利用正二十面的的空间网
架结构将空间构建起来。（该空间平面面积大约为200平米左右，
高约8米，正好作为旅馆门厅部分的公共空间）
b、当某个位置有树木穿过时，便将其处理成空洞，并在此处做空心柱。
（图）
c、用不同的材质覆盖网架，在顶部用双层玻璃做天窗。（图）
d、柱构造：用钢材构筑中控钢柱网架，网架顶部与屋顶钢网架连接成
整体。钢柱网架表面覆盖双层玻璃，屋顶部分覆盖双层玻璃作为天
窗（图）