斜坡屋面的設(shè)計(jì)構(gòu)造

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簡介： 斜坡屋面結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)選用合理的結(jié)構(gòu)方案，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)建立合理的結(jié)構(gòu)模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，荷載輸入時(shí)一定要輸入傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的荷載分布集度，而并不是傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載）。
關(guān)鍵字：斜坡屋面 荷載集度 構(gòu)造鋼筋 分隔縫

一、引言

由于我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平的提高，因此，對生活環(huán)境的要求也越來越高，人們對方盒子建筑早已厭煩了，因此越來越的造型優(yōu)美的別墅建筑也如也后春筍般地出現(xiàn)了。甚至普通住宅樓也方盒子變成了斜坡屋面、造型女兒墻啦。但對于斜構(gòu)件的設(shè)計(jì)及構(gòu)造做法，規(guī)范、手冊里所提較少，且根據(jù)常用結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件ＰＫＰＭ系列軟件所提供的資料來看，該軟件對這部分的處理，是需要設(shè)計(jì)人員自行處理的，所以，作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，搞好這部分的設(shè)計(jì)、構(gòu)造，也是非常重要的。

二、結(jié)構(gòu)方案

坡屋面的做法一般有兩種，一是頂部直接做成斜板，該斜板兼作屋面板（此方案后面簡稱方案一）；二是先做一層水平板做屋面板，傾斜部分按造屋面造型做（此方案后面簡稱方案二）。這兩種方案，前者結(jié)構(gòu)造價(jià)相對低，但屋面保溫、隔熱及防水做法較為麻煩。后一種結(jié)構(gòu)造價(jià)相對較高，但屋面防水、保溫隔熱便于施工；同時(shí)磚混結(jié)構(gòu)在地震區(qū)結(jié)構(gòu)層數(shù)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的上限、總高度也將超過規(guī)范的規(guī)定時(shí)，可采用此方案，但超出屋面部分的面積不得超過頂層的30%，且高度不應(yīng)太高。在框架結(jié)構(gòu)中，這兩種結(jié)構(gòu)方案，均可以在斜坡的最低點(diǎn)處設(shè)置水平框架梁（方案一該處無屋面板，方案二有屋面板），然后采用梁托小柱支承傾斜部分。在柱網(wǎng)尺寸不太大的時(shí)候，方案一可不設(shè)置水平框架梁，但對框架柱的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮三角拱結(jié)構(gòu)對框架柱頂產(chǎn)生的水平推力。

三、斜坡屋面構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)計(jì)計(jì)算包括抗震驗(yàn)算和靜力計(jì)算兩部分。這里先說抗震驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)方案采用方案一時(shí)，抗震驗(yàn)算時(shí)頂層層高可取頂層傾斜屋面頂點(diǎn)高度的2/3作為該層的結(jié)構(gòu)高度；結(jié)構(gòu)方案采用方案二時(shí)，抗震驗(yàn)算時(shí)作為屋面造型部分的僅以屋面荷載作用在頂層屋面板處，不單獨(dú)作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)考慮。

接下來在說說靜力計(jì)算問題。

這里以四邊簡支的單向板為例來討論傾斜構(gòu)件的荷載特點(diǎn)。對于一個(gè)傾斜構(gòu)件，其荷載g’+q’為沿斜向板長每延一米的屋面自重（包括防水層、找平層、保溫層、結(jié)構(gòu)板自重、板底抹灰、吊頂?shù)龋┖褪褂没詈奢d的設(shè)計(jì)值。為計(jì)算斜板的內(nèi)力，應(yīng)將g’+q’分解為垂直與板面和平行于板面的兩個(gè)分量（如圖Ｂ所示），以其中垂直于板面的荷載分量g’’+q’’=（g’+q’）·COSα為荷載，可求得斜板跨中最大彎矩為：

式中：L’—斜板斜向的實(shí)際計(jì)算跨度；

     L—斜板斜向計(jì)算長度的水平投影長度，L=L’·COSα

     g+q—作用于斜板上的計(jì)算荷載沿水平方向的荷載集度，;

     α—斜板的傾角。

對于的理解由附圖Ｅ可以看得比較清楚，即沿水平方向取出單位長一段，則作用于此段內(nèi)的實(shí)際豎向荷載總和應(yīng)為。其中為水平投影長度為1的斜向板長，可見g+q即為在單位1水平投影長度范圍內(nèi)作用于斜板上的荷載值。

由于ＰＫＰＭ系列軟件中，對斜屋面可以通過定義節(jié)點(diǎn)高度、梁的左右節(jié)點(diǎn)標(biāo)高、層簡斜撐等來完成傾斜構(gòu)件、樓層的定義，從而建出與工程實(shí)際一致的結(jié)構(gòu)模型來，但根據(jù)ＰＫＰＭ系列軟件所提供的資料來分析，該軟件提供的荷載類型中僅有傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的分布集度簡圖（如右附圖Ａ所示）；因此，要求用戶輸入的傾斜構(gòu)件的荷載是傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載）。事實(shí)上，許多設(shè)計(jì)者并未這樣做，僅僅輸入了傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載），這就導(dǎo)致了程序算出來的傾斜構(gòu)件的配筋結(jié)果偏小，給結(jié)構(gòu)帶來隱患。在設(shè)計(jì)過程中，本人曾在設(shè)計(jì)傾斜屋面的過程中發(fā)現(xiàn)：采取升、降節(jié)點(diǎn)辦法，使模型變成坡形，其計(jì)算出來的彎矩、配筋等與不降的結(jié)果一樣。所以，結(jié)構(gòu)人員在設(shè)計(jì)傾斜構(gòu)件時(shí)，應(yīng)特別注意這個(gè)問題。

四、傾斜構(gòu)件的構(gòu)造要求

１、鋼筋板的鋼筋的構(gòu)造

由于傾斜構(gòu)件，尤其是屋面板，我們通常是雙向雙層配筋的，這樣做雖偏于安全，可也實(shí)在浪費(fèi)。事實(shí)上，傾斜板也可按水平板一樣構(gòu)造，只不過負(fù)彎矩筋的長度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定、按板的斜長計(jì)算。對于跨度較小的折板，其構(gòu)造可按下附圖Ｆ構(gòu)造：板厚；荷載可按，計(jì)算跨度可按計(jì)算。

   對于跨度較大的板，轉(zhuǎn)折處應(yīng)加設(shè)梁，其構(gòu)造可按下附圖Ｇ構(gòu)造：板厚；荷載可按，計(jì)算跨度可按計(jì)算。

２、防止開裂的構(gòu)造

當(dāng)屋面板跨度很大，屋面現(xiàn)澆板長度又大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮加設(shè)抵抗溫度收縮的鋼筋，或按如下方式加強(qiáng)構(gòu)造：

①、頂層屋面板下設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，并沿內(nèi)外墻拉通，房屋兩端圈梁下的墻體內(nèi)宜適當(dāng)設(shè)置水平鋼筋；
②、屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分隔縫，分隔縫間距不宜大于6m，并與女兒墻隔開，其縫寬不小于30mm；
③、在屋蓋的適當(dāng)部位設(shè)置分割縫，間距不宜大于２０ｍ（附圖Ｈ）；

④、當(dāng)現(xiàn)澆混凝土挑檐或坡屋頂長度大于１２ｍ時(shí)，宜沿縱向設(shè)置分隔縫或沿坡頂脊部設(shè)置分割縫，縫寬不小于２０ｍｍ，縫內(nèi)應(yīng)用防水彈性材料嵌（附圖Ｉ）；

⑤、當(dāng)房屋進(jìn)深較大時(shí)，應(yīng)沿女兒墻內(nèi)側(cè)的現(xiàn)澆板處設(shè)置局部分隔縫，縫寬不小于２０ｍｍ，縫內(nèi)應(yīng)用防水彈性材料嵌縫（附圖Ｊ）；

⑥、在混凝土屋面板與墻體圈梁間設(shè)置滑動層?；瑒訉涌刹捎脙蓪佑蜌謯A滑石粉或橡膠片等：對于較長縱墻，可只在其兩端的2～3個(gè)開間內(nèi)設(shè)置，對于橫墻可只在其兩端各ι/4范圍內(nèi)設(shè)置(ι為橫墻長度)；

３、砌體結(jié)構(gòu)中斜山墻的構(gòu)造

在磚混結(jié)構(gòu)中還應(yīng)注意對砌體斜山墻的構(gòu)造要求。通常情況下要求屋面板支承在墻體上處應(yīng)設(shè)置抗扭圈梁（拉梁），且在該圈梁（拉梁）對應(yīng)位置加設(shè)垂直于該梁的水平拉梁，山墻斜三角部分構(gòu)造要求，可參考下圖構(gòu)造做法加強(qiáng)。

4、關(guān)于保溫、隔熱的處理

在北方地區(qū)，保溫隔熱須當(dāng)特別注意，采用方案一時(shí)，保溫材料一定要采用塊材，而不宜采用顆?，F(xiàn)場制作的，那樣很容易造成保溫厚度不均勻。極易發(fā)生冷橋的外露鋼筋混凝土構(gòu)件，應(yīng)作保溫處理。

四、結(jié)束語

斜坡屋面結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)選用合理的結(jié)構(gòu)方案，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)建立合理的結(jié)構(gòu)模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，荷載輸入時(shí)一定要輸入傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的荷載分布集度，而并不是傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載）。

參考文獻(xiàn)

1、《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)》，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)所，2003年2月第一版；

2、《鋼筋混凝土及磚石結(jié)構(gòu)》，中央廣播電視大學(xué)出版社出版。

3、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 (GBJ50009-2001)

4、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（50010-2002）

5、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（50011-2001）

6、《PKPM用戶手冊》