斜坡屋面的设计构造.doc

斜坡屋面设计构造一、引言由于我国经济不断发展,人民生活水平提高,因此,对生活环境要求也越来越高,人们对方盒子建筑早已厌烦了,因此越来越造型优美别墅建筑也如也后春笋般地出现了。甚至普通住宅楼也方盒子变成了斜坡屋面、造型女儿墙啦。但对于斜构件设计及构造做法,规范、手册里所提较少,且根据常用结构剖析计算软件PKPM系列软件所提供资料来看,该软件对这部分处理,是需要设计人员自行处理,所以,作为一个结构设计人员,搞好这部分设计、构造,也是非常重要。二、结构方案坡屋面做法一般有两种,一是顶部直接做成斜板,该斜板兼作屋面板(此方案后面简称方案一);二是先做一层水平板做屋面板,倾斜部分按造屋面造型做(此方案后面简称方案二)。这两种方案,前者结构造价相对低,但屋面保温、隔热及防水做法较为麻烦。后一种结构造价相对较高,但屋面防水、保温隔热便于施工;同时砖混结构在地震区结构层数达到规范规定上限、总高度也将超过规范规定时,可采用此方案,但超出屋面部分面积不得超过顶层30%,且高度不应太高。在框架结构中,这两种结构方案,均可以在斜坡最低点处设置水平框架梁(方案一该处无屋面板,方案二有屋面板),然后采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不太大时候,方案一可不设置水平框架梁,但对框架柱设计应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生水平推力。三、斜坡屋面构件设计计算设计计算包括抗震验算与静力计算两部分。这里先说抗震验算。结构方案采用方案一时,抗震验算时顶层层高可取顶层倾斜屋面顶点高度2/3作为该层结构高度;结构方案采用方案二时,抗震验算时作为屋面造型部分仅以屋面荷载作用在顶层屋面板处,不单独作为一个质点考虑。接下来在说说静力计算问题。这里以四边简支单向板为例来讨论倾斜构件荷载特点。对于一个倾斜构件,其荷载g’+q’为沿斜向板长每延一米屋面自重(包括防水层、找平层、保温层、结构板自重、板底抹灰、吊顶等)与使用活荷载设计值。为计算斜板内力,应将g’+q’分解为垂直与板面与平行于板面两个分量(如图B所示),以其中垂直于板面荷载分量g’’+q’’=(g’+q’)·COSα为荷载,可求得斜板跨中最大弯矩为: 式中:L’—斜板斜向实际计算跨度; L—斜板斜向计算长度水平投影长度,L=L’·COSα g+q—作用于斜板上计算荷载沿水平方向荷载集度,; α—斜板倾角。对于理解由附图E可以看得比较清楚,即沿水平方向取出单位长一段,则作用于此段内实际竖向荷载总与应为。其中为水平投影长度为1斜向板长,可见g+q即为在单位1水平投影长度范围内作用于斜板上荷载值。由于PKPM系列软件中,对斜屋面可以通过定义节点高度、梁左右节点标高、层简斜撑等来完成倾斜构件、楼层定义,从而建出与工程实际一致结构模型来,但根据PKPM系列软件所提供资料来剖析,该软件提供荷载类型中仅有倾斜构件沿水平或垂直方向分布集度简图(如右附图A所示);因此,要求用户输入倾斜构件荷载是倾斜构件沿水平或垂直方向分布集度,并不是倾斜构件沿斜长方向荷载分布(单位面积、单位长度内荷载)。事实上,许多设计者并未这样做,仅仅输入了倾斜构件沿斜长方向荷载分布(单位面积、单位长度内荷载),这就导致了程序算出来倾斜构件配筋结果偏小,给结构带来隐患。在设计过程中,本人曾在设计倾斜屋面过程中发现:采取升、降节点办法,使模型变成坡形,其计算出来弯矩、配筋等与不降结果一样。所以,结构人员在设计倾斜构件时,应特别注意这个问题。四、倾斜构件构造要求1、钢筋板钢筋构造由于倾斜构件,尤其是屋面板,我们通常是双向双层配筋,这样做虽偏于安全,可也实在浪费。事实上,倾斜板也可按水平板一样构造,只不过负弯矩筋长度应按规范规定、按板斜长计算。对于跨度较小折板,其构造可按下附图F构造:板厚;荷载可按,计算跨度可按计算。对于跨度较大板,转折处应加设梁,其构造可按下附图G构造:板厚;荷载可按,计算跨度可按计算。2、防止开裂构造当屋面板跨度很大,屋面现浇板长度又大时,应适当考虑加设抵抗温度收缩钢筋,或按如下方式加强构造: ①、顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下墙体内宜适当设置水平钢筋; ②、屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,分隔缝间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30mm; ③、在屋盖适当部位设置分割缝,间距不宜大于20m(附图H); ④、当现浇混凝土挑檐或坡屋顶长度大于12m时,宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分割缝,缝宽不小于20mm,缝内应用防水弹性材料嵌(附图I); ⑤、当房屋进深较大时,应沿女儿墙内侧现浇板处设置局部分隔缝,缝宽不小于20mm,缝内应用防水弹性材料嵌缝(附图J); ⑥、在混凝土屋面板与墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等:对于较长纵墙,可只在其两端2~3个开间内