斜坡屋面的設計構造

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簡介： 斜坡屋面結構，首先應選用合理的結構方案，在結構設計時，應建立合理的結構模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ結構軟件設計時，荷載輸入時一定要輸入傾斜構件沿水平或垂直方向的荷載分布集度，而并不是傾斜構件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內的荷載）。
關鍵字：斜坡屋面 荷載集度 構造鋼筋 分隔縫

一、引言

由于我國經濟的不斷發(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。但對于斜構件的設計及構造做法，規(guī)范、手冊里所提較少，且根據常用結構分析計算軟件ＰＫＰＭ系列軟件所提供的資料來看，該軟件對這部分的處理，是需要設計人員自行處理的，所以，作為一個結構設計人員，搞好這部分的設計、構造，也是非常重要的。

二、結構方案

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，前者結構造價相對低，但屋面保溫、隔熱及防水做法較為麻煩。后一種結構造價相對較高，但屋面防水、保溫隔熱便于施工；同時磚混結構在地震區(qū)結構層數達到規(guī)范規(guī)定的上限、總高度也將超過規(guī)范的規(guī)定時，可采用此方案，但超出屋面部分的面積不得超過頂層的30%，且高度不應太高。在框架結構中，這兩種結構方案，均可以在斜坡的最低點處設置水平框架梁（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。在柱網尺寸不太大的時候，方案一可不設置水平框架梁，但對框架柱的設計應充分考慮三角拱結構對框架柱頂產生的水平推力。

三、斜坡屋面構件的設計計算

設計計算包括抗震驗算和靜力計算兩部分。這里先說抗震驗算。結構方案采用方案一時，抗震驗算時頂層層高可取頂層傾斜屋面頂點高度的2/3作為該層的結構高度；結構方案采用方案二時，抗震驗算時作為屋面造型部分的僅以屋面荷載作用在頂層屋面板處，不單獨作為一個質點考慮。

接下來在說說靜力計算問題。

這里以四邊簡支的單向板為例來討論傾斜構件的荷載特點。對于一個傾斜構件，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、結構板自重、板底抹灰、吊頂等）和使用活荷載的設計值。為計算斜板的內力，應將g’+q’分解為垂直與板面和平行于板面的兩個分量（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’—斜板斜向的實際計算跨度；

     L—斜板斜向計算長度的水平投影長度，L=L’·COSα

     g+q—作用于斜板上的計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，則作用于此段內的實際豎向荷載總和應為。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)點高度、梁的左右節(jié)點標高、層簡斜撐等來完成傾斜構件、樓層的定義，從而建出與工程實際一致的結構模型來，但根據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件的荷載是傾斜構件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是傾斜構件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內的荷載）。事實上，許多設計者并未這樣做，僅僅輸入了傾斜構件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內的荷載），這就導致了程序算出來的傾斜構件的配筋結果偏小，給結構帶來隱患。在設計過程中，本人曾在設計傾斜屋面的過程中發(fā)現：采取升、降節(jié)點辦法，使模型變成坡形，其計算出來的彎矩、配筋等與不降的結果一樣。所以，結構人員在設計傾斜構件時，應特別注意這個問題。

四、傾斜構件的構造要求

１、鋼筋板的鋼筋的構造

由于傾斜構件，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，可也實在浪費。事實上，傾斜板也可按水平板一樣構造，只不過負彎矩筋的長度應按規(guī)范規(guī)定、按板的斜長計算。對于跨度較小的折板，其構造可按下附圖Ｆ構造：板厚；荷載可按，計算跨度可按計算。

   對于跨度較大的板，轉折處應加設梁，其構造可按下附圖Ｇ構造：板厚；荷載可按，計算跨度可按計算。

２、防止開裂的構造

當屋面板跨度很大，屋面現澆板長度又大時，應適當考慮加設抵抗溫度收縮的鋼筋，或按如下方式加強構造：

①、頂層屋面板下設置現澆鋼筋混凝土圈梁，并沿內外墻拉通，房屋兩端圈梁下的墻體內宜適當設置水平鋼筋；
②、屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應設置分隔縫，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、在屋蓋的適當部位設置分割縫，間距不宜大于２０ｍ（附圖Ｈ）；

④、當現澆混凝土挑檐或坡屋頂長度大于１２ｍ時，宜沿縱向設置分隔縫或沿坡頂脊部設置分割縫，縫寬不小于２０ｍｍ，縫內應用防水彈性材料嵌（附圖Ｉ）；

⑤、當房屋進深較大時，應沿女兒墻內側的現澆板處設置局部分隔縫，縫寬不小于２０ｍｍ，縫內應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個開間內設置，對于橫墻可只在其兩端各ι/4范圍內設置(ι為橫墻長度)；

３、砌體結構中斜山墻的構造

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

4、關于保溫、隔熱的處理

在北方地區(qū)，保溫隔熱須當特別注意，采用方案一時，保溫材料一定要采用塊材，而不宜采用顆粒現場制作的，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件，應作保溫處理。

四、結束語

斜坡屋面結構，首先應選用合理的結構方案，在結構設計時，應建立合理的結構模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ結構軟件設計時，荷載輸入時一定要輸入傾斜構件沿水平或垂直方向的荷載分布集度，而并不是傾斜構件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內的荷載）。

參考文獻

1、《全國民用建筑工程設計技術措施-結構》，中國建筑標準設計所，2003年2月第一版；

2、《鋼筋混凝土及磚石結構》，中央廣播電視大學出版社出版。

3、《建筑結構荷載規(guī)范》 (GBJ50009-2001)

4、《混凝土結構設計規(guī)范》（50010-2002）

5、《建筑抗震設計規(guī)范》（50011-2001）

6、《PKPM用戶手冊》