浅析混凝土坡屋面结构设计
建筑坡屋面混凝土施工浅析
建筑坡屋面混凝土施工浅析摘要：本文从屋面的混凝土施工的难点入手，通过施工工艺及施工过程可能产生的问题入手，提出有针对性的坡屋面混凝土施工技术要点和和控制措施。
关键词：坡屋面、现浇混凝土、施工工艺、控制措施坡屋面作为中国传统建筑的一种屋面形式已经延续了上千年的历史，因其外形优美，且可以起到防止雨雪水积存的作用，而倍受设计师的青睐。
近几年来，人们对居住环境的要求的提高及对中国传统文化的推崇，坡屋面结构越来越被建筑设计师所采用，进而成为现代建筑屋面设计的一个主流。
但也正由于坡屋面的坡度问题，给屋面混凝土的施工质量带来一定的影响与隐患。
主要表现在由于施工工艺问题，造成混凝土浇筑不够密实，使得屋面混凝土结构的自防水效果较差而引起渗漏。
因此，针对坡屋面结构特点，加强对坡屋面混凝土施工技术与质量的控制措施势在必行。
一、坡屋面的特点传统上的坡屋面通常是指坡度在25o～60o的坡屋面，由于坡陡，在振捣过程中往往造成混凝土滑落、离析现象，使混凝土只能在斜坡面上在无约束呈滑落状态下自然成型。
混凝土浇捣密实性难以得到控制，施工质量难以达到预期效果，给混凝土结构留下渗、漏隐患通病。
二、现浇钢筋混凝土坡屋面的施工方法：1、对于坡度在25o～60o的坡屋面，采用平行挑檐方向，由下至上，分段浇筑。
2、对于设计坡度小于25o的坡屋面，在浇筑混凝土时，由于混凝土骨料下滑力较小，因此可参照有梁板的施工方法安装单层底面模板后进行振捣、浇筑；3、对于设计坡度大于60o的坡屋面则可参照剪力墙的施工方法安装双层模板后进行浇捣。
4、对于2、3、条的施工方法本文不做详细说明。
三、现浇钢筋混凝土坡屋面工艺流程：工艺流程：坡屋面的支模→屋面板钢筋绑扎→屋面板混凝土浇筑→养护四、现浇钢筋混凝土坡屋面施工技术与措施要点㈠、模板屋面结构的支模架系统事先要经过承载力计算和整体稳定性验算,并绘制施工详图。
安装模板应选用质量较好的整片定型胶合板模板,拼接要合理,尽量减少拼缝。
钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计及构造
承受 垂 直荷 载 的屋 面板 的 边梁 承受 的 弯矩 、
剪力 ， 如板 为 多 面 支撑 ， 际 受 力就 比 承受 实 按单 向板 计 算 的 Ｎｂ荷载 情 况小 ， 四是框 第 架 侧 移效 应 内 力 。应 线性 叠加 ， 合 配筋 。 综
算 机 法 ， 文 重 点 讨 论 手 算 法 。手 算 方 法 本 取坡屋顶的单坡 板作为隔离体 ， 通过 近 似 地 整体 分 析 ， 化确 定 板 的 边 界条 件 ， 解 方 面 ， 数 多 、 抗 弯 刚 度 大 的 结 构 对 于 支 构 方案 ， 结 构 设计 时 ， 建 立 合理 的 结构 简 求 跨 在 应 须 顺 沿 平 面 、 垂直 平 面 两 种 荷 载 效 应 ， 直 座 不 均 匀沉 降十 分 敏 感 ， 多 留安 全 储 备 ； 模 型 。 斜坡 屋面 结 构 形 式 给建 筑 师 对楼 顶 在 通 并 法 线 假 定 下对 各 种 内 力 线 性 叠加 ， 验 稳 另一 方 面 由于 它 截 面 很 高 ， 过 加 大 配 筋 层 利 用 的 设 计 构 思 开 辟 了新 天 地 ， 影 响 检 定 ， 合配筋 。 综 量 来 提 高 承 载 力 对成 本 影 响 并 不 大 。 具 体 着 人 们 的 生 活 习惯 。 它带 来 的 经济 、社 会 但 算 法 就 是 ： 跨 斜 板 按 简 支计 算 ； 单 多跨 连 续 效 益会 逐 渐 显 露 ， 需 要 建筑 、 结 构 专 业
浅析现浇钢筋混凝土坡屋面施工工艺及要点
浅析现浇钢筋混凝土坡屋面施工工艺及要点摘要：坡屋顶以其美观的造型、灵活多变的组合方式和良好的排水、隔保温性能在住宅中得到较大运用，但由于夏热冬冷地区气候比较恶劣，以及气候对屋顶的影响非常大，以及坡屋面天窗、通风孔等处因构造复杂，实际防水效果不尽如意、渗漏时有发生。
文章主要针对现浇钢筋混凝土坡屋面施工工艺及要点进行分析，旨在加强工程的质量及减少不必要的损失。
关键词：建筑坡屋面施工工艺要点Abstract: the sloping roof for its beautiful shape, flexible combination and good drainage, the insulation performance in the residence use to get bigger, but because in hot summer and cold winter weather is bad, and the influence of climate on the roof is very big, and slope roof skylight, shaft for the place such as the complex structure, the actual waterproof effect endless flexibly, leakage occur frequently. The article mainly aimed at the cast-in-place reinforced concrete slope roof construction technology and points are analysis, aims to strengthen the quality of the construction and reduce unnecessary loss.Keywords: building slope roof construction process points近几年来，随着住宅建设的不断发展，不同样式的楼房不断发展，原有的平顶屋面也多为坡屋面所取代，使住宅的功能更添多样化的色彩。
浅析坡屋面结构计算与构造
浅析坡屋面结构计算与构造摘要：斜坡屋面结构，首先应选用合理的结构方案，在结构设计时，应建立合理的结构模型，尤其是在采用ＰＫＰＭ结构软件设计时，荷载输入时一定要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度。
关键词：斜坡屋面荷载集度构造钢筋一、引言人们对建筑审美越来越高，越来越多的造型优美的别墅建筑也如雨后春笋般地出现了。
对于斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，结构分析计算软件ＰＫＰＭ系列软件所提供的资料来看，作为结构设计人员做好对坡屋面的设计和构造，是非常重要的。
二、结构方案坡屋面的做法一般有两种，一是顶部直接做成斜板，该斜板兼作屋面板（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（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；在框架结构中，这两种结构方案，均可以在斜坡的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。
在柱网尺寸不太大的时候，方案一可不设置水平框架梁，但对框架柱的设计应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。
三、斜坡屋面构件的设计计算设计计算包括抗震验算和静力计算两部分。
先说明抗震验算。
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的2/3作为该层的结构高度；结构方案采用方案二时，抗震验算时作为屋面造型部分的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。
如下说明静力计算问题。
这里以四边简支的单向板为例来讨论倾斜构件的荷载特点。
对于一个倾斜构件，其荷载g’+q’为沿斜向板长每延一米的屋面自重（包括防水层、找平层、保温层、结构板自重等）和使用活荷载的设计值。
为计算斜板的内力，应将g’+q’分解为垂直与板面和平行于板面的两个分量（如图Ｂ所示），以其中垂直于板面的荷载分量g’’+q’’=（g’+q’）·COSα为荷载，可求得斜板跨中最大弯矩为：式中：L’—斜板斜向的实际计算跨度；L—斜板斜向计算长度的水平投影长度，L=L’·COSα ; g+q—作用于斜板上的计算荷载沿水平方向的荷载集度;α—斜板的倾角。
混凝土坡屋面结构设计优化分析
２ 建 模 方 法 比较
传统设计采用 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ计算坡屋面时， 为计算简 便， 常采用平屋面的建模方法进行简化 计算 ， 计算 层高取到坡屋 面的一半 （ 以下简称方法一） ． 随着有 限元计 算方 法 的不 断改 进 ， 空 间建模 方
第３ ３卷 第 ３期
２ ０ １ ５ 年 Ｏ ５月
佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｍ ｕ ｓ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． ３
Ｍａ ｙ ２ ０１ ５
文章编号 ： １ ０ ０ ８ — １ ４ ０ ２ 【 ２ ０ １ ５ ） ０ ３— ０ ４ ０ ４一 ｏ ４
混 凝 土 坡 屋 面 结构 设 计 优 化 分 析①
王 勤， 刘 伟
（ 安徽省建筑设 计研究院有限责任公司 ． 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
于结 构设计 而 言 ， 目前 国 内规 范 中并 未对 坡屋 面 的
据工程实际建模考虑坡屋面上斜梁斜板的受力特点 和相互作用． 此处仍采用 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ软件， 通过调整楼板 上节点高建立斜梁斜板模型（ 以下简称方法二） ．
计算方法给出明确 的规定． 在实际工程中， 由于坡 屋面计算的复杂性 ， 往往会采取保 守的简化计算． 因此， 对坡屋面研究其合理的建模方法和结构布置 方案， 可以降低工程造价 ， 具有很好的经济效应．
摘
要： 针对 目前常见的混凝土坡屋 面的建模计算方法展开讨论， 提 出不 同的结构布置方案 ，
分析钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计
分析钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计摘要：目前在新建住宅小区建筑多采用斜坡屋面，将原有的“火柴盒”式的单调屋面外形改变为多样化的立体形式。
本文将对钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计进行探讨。
关键字：斜坡屋面折板荷载构造目前在城市新建住宅小区建筑多采用斜坡屋面，将原有的“火柴盒”式的单调屋面外形改变为多样化的立体形式，造型美观大方，具有欧式风格，既丰富了小区的景观及街景，又美化协调了城市气氛。
尤其是采用了带阁楼形式的坡面屋顶，使屋内采光通风良好，空间利用率高，深受使用者的青睐。
但对斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，需设计人员自行处理。
下面谈谈钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计。
1、设计方法概述对于一般常见的跨度，可以取消屋脊梁，基本不加腋。
但在周边屋檐下要设框架梁或圈梁兼窗过梁。
对于平面为长矩形的多开间、多柱情况，在建筑专业布置有横隔墙的每对中间柱之间在进深方向设置宽度同墙厚，可藏砌在墙里的拉梁。
除跨度较小的情况外，拉梁上方有双坡贴板屋面斜梁。
对于住宅，如果建筑专业需要，可争取实现在每户范围内顶棚无梁外露。
类似桁架理论，本方法强调利用构件轴向力效应，但与桁架的区别在于内力分布不仅沿杆单根轴线而且还沿板平面。
一般每块板都具有折板的受力特征，在承受屋面重力、风力、地震荷载，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板都相当于有加强翼缘的薄壁梁。
纵向支座之间由拱壳效应产生的板的横推力就是靠薄壁梁的抗弯反力水平分量平衡的。
在板承受上述荷载的垂直分量时，每块板就相当于有嵌固边的多边支承板。
本方法的设计要点，就是有意识地建立、完善坡屋顶的拱、折板体系，在屋檐标高处用尽可能少的水平拉梁平衡斜板的水平推力。
其计算方法可分为手算法和计算机法,本文重点讨论手算法。
手算方法取坡屋顶的单坡板作为隔离体，通过近似地整体分析，简化确定板的边界条件，求解顺沿平面、垂直平面两种荷载效应，在直法线假定下对各种内力线性叠加，检验稳定，综合配筋。
2、坡屋面板作为薄壁梁，对顺沿平面荷载的效应进行分析和设计当钢筋混凝土坡屋顶由长向梯形板组成的折板在承受屋面荷载、风荷载、地震荷载作用时，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板相当于深梁。
浅谈混凝土坡屋面结构在别墅工程设计中的应用
４ 坡 屋面结构设计要点
４ １ 屋脊标 高 的确 定 ．
坡 屋 面屋 脊标 高应 该根据建 筑设 计所 确定 的檐 口标高 、 Ｖ宽度 、 面坡 度 以及 屋 面保 温 和防水 做 檐 Ｉ 屋 法的厚 度 最 终 计 算 出结 构 的 屋 脊 标 高 ， 可 以 在 也 Ｃ Ｄ设计 中按 比例制 图 ， 根 据各 半 跨 宽度 使 用 自 Ａ 并
Ｔ Ｔ计算程序 ， Ａ 并对部分坡屋面结果采用德赛分析
软 件进行计 算结 果 比对 。
处， 会产 生应力 集 中， 特别 是 在 地震 力 作 用下 ， 易 容 产 生裂 纹甚至 发生破 坏 ， 将钢筋 交叉搭 接锚 固 ， 应 对 于折梁 还应在转 折 点 的两 侧 进行 箍 筋 加 密 ， 免 出 避 现 薄弱节 点 Ｅ ３。对 于转 角处 的屋 檐也 应进 行局 部 ２］ －
第２ 卷第 面结构在 别 墅工程设 计 中的应用
５ ７
力 ， 屋 面板 配置 钢筋不 仅仅要 考虑 板平 面的抗弯 ， 坡
３ 坡 屋面结构计算
该 工程 为 钢筋 混凝 土框 架结 构 ， 用 的计 算 软 采
件 为 中国建 筑 科 学 研 究 院编 制 的 Ｐ Ｐ 系 列 Ｐ ＫＭ Ｍ、
由于坡屋 面板 的空 间作用 和平 面 内外 的综合 受
５ ８
天
然
气 与 石
油
技术 与艺术相 结 合 的观 念 ， 明结 构不 仅 仅是 钢 筋 说
混凝 土硬骨 头 ， 更是 充满 生机 的建 筑艺术 的基础 ， 是 凝 固的艺 术 。在 满 足 结 构 安 全 和 建 筑 功 能 的条 件
浅谈框架结构坡屋面的结构设计
浅谈框架结构坡屋面的结构设计摘要：本文采用PKPM（2010版）结构计算软件对框架结构坡屋面进行建模计算，比较了两种不同建模方式计算结果的差异，研究了不同坡度的坡屋面对斜梁及边柱计算结果的影响，得出了一些有意义的结论。
关键词：坡屋面、平屋面、结构方案、斜梁An Analysis of the Structural Design of Sloping Roofs in Framed Structure BuildingsShen Haie(Shanghai Architectural and Engineering Consultant Co., Ltd. 200120)Abstract: This paper adopts PKPM(2010) structure calculation software to model and calculate the sloping roofs in framed structures. This paper compares with the two different modeling and their respective calculating results. Analyzing the effect of diversified slopes on the calculation results of pitched rafter and side columns, obtain some meaningful conclusions.Key words: sloping roof, flat roof, structural scheme, pitched rafter1 引言：坡屋面作为建筑的第五立面改变了立面造型的单调性，增加了造型处理的多元化，丰富了屋顶造型的多样性，赋予建筑物全新外观，增加了整幢建筑形象的表现力，进而丰富了现有的城市景观。
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浅析混凝土坡屋面结构设计
摘要：本文对工程实例坡屋面结构设计过程中遇到的问题进行分析。
利用结构三维分析软件对坡屋面进行计算分析，需要对其分析结果合理性分析。
设计中还常遇到很多问题，如节点、构件的配筋构造处理，内外温差引起温度应力，考虑施工难度，图纸中表达方式等。
关键词：结构设计；坡屋面；屋面梁；屋面板；节点构造
Abstract: in this paper, the engineering example slope roof structure design problems encountered in the process of analysis. Use structure analysis software to 3 d slope roof for calculation and needs to be analysis results rationality analysis. Design is often met with many problems, such as node, the component of constructional reinforcement treatment, inside and outside temperature difference caused the temperature stress, and considering the difficulty in construction, the drawing, expression, etc.
Keywords: structure design; Slope roof; Roofing beams; Roof board; Joint structure
坡屋面具有坡度大、屋面不易积水、屋顶阳光照射角度大、立面美观丰富等特点。
考虑到美观、节能和使用功能等方面的需要，近年来，随着城市建设的发展，被广泛采用，特别是住宅小区，在本地区较多的采用现浇混凝土的坡屋面。
坡屋面在展现出建筑艺术的同时，也给建筑结构设计带来新的挑战。
结构作为实现建筑思想和艺术的基础，努力实现建筑意图的同时，要不断优化和完善结构体系和构件设计力求做到安全、适用、经济和技术先进。
利用三维计算机有限元结构分析软件能够较准确的分析和全面考虑参与结构抗力的各构件抗力及刚度贡献,包括梁板的共同作用。
在此仅以某现浇混凝土坡屋面工程的设计为背景,浅析混凝土坡屋面建筑结构的设计中常遇到的几点问题。
一．坡屋面结构布置
本工程为某住宅小区楼盘其中一住宅楼，立面美观丰富的坡屋面配合富有层次的社区园林，独特的风格，营造出建筑与环境相融合之美。
坡屋面是该小区建筑的主要屋顶结构形式，出于施工便捷性、整体性及防水性能要求，拟采用现浇
混凝土坡屋面。
由图一、二、三可以看出坡屋面的跨度较大，坡屋面板凹凸交汇线多而且复杂。
由于是民用住宅建筑，坡屋面底要求必须设顶层水平楼板，以满足下层使用功能和空间效果对天花平整的需要；沿屋脊线设坡屋面梁，并设置内柱来支承坡屋面梁，减少坡屋面的跨度，形成明确的板梁柱传力（具体结构布置见图四）。
而对于梯屋上面小塔楼，建筑使用功能和空间效果要求坡屋面底不能设水平楼板，也不能设内柱，而且小塔楼只有楼梯间框架柱升至坡屋面层，为了有更明确的板梁柱传力路径，在两柱间设沿屋面坡度的折梁（具体结构布置见图五）。
二．结构计算分析
现以梯屋上面的小塔楼为例来说明结构计算分析的过程及计算结果合理性分析。
本工程采用PKPM的SATWE、广厦的GSSAP，以下仅以其中有代表性的一榀横向框架为例来分析说明。
软件分析模型需按板梁柱的实际标高进行输入，而且在总体参数中不能采用强制刚性楼板的假定，否则会造成结构分析严重失真，特别是地震作用计算和风荷载计算。
但必须注意调整计算振型数使有效质量系数达到90%以上。
坡屋面板设置成膜单元，中梁刚度增大系数设为2.0。
因为板厚较小，其平面外刚度较小，所以用膜单元来模拟比较合适，即仅计算其平面内刚度而忽略其平面外刚度。
而楼板对梁刚度是有贡献的，因而用中梁刚度增大系数来考虑，这样就可以与一般楼层刚性楼板的考虑楼板对梁刚度贡献的设置参数统一，不必针对坡屋面层特别设置。
计算分析结果如图六，为便于说明坡屋面部分的构件内力,仅取恒荷载(包括
构件自重)作用下的计算结果,并将天面层楼面内力隐去。
从图可以看出，在恒载作用下：
1.PKPM的SATWE计算结果的屋面斜梁弯矩、剪力较小而轴力较大，SATWE软件弱化了梁柱节点和折梁节点刚度，与平屋面受力情况有较大区别，斜梁上产生相当轴力，比较接近手算结果；
2.广厦的GSSAP计算结果的屋面斜梁弯矩、剪力较大而轴力较小，充分考虑了坡屋面板刚度，而且强化了梁柱节点和折梁节点刚度，斜梁上轴力几乎为零，其受力情况和平屋面梁的受力情况几乎相同，需要注意加强节点的构造。
综上所述，对于一般坡屋面可以用上述两个软件进行受力分析，都可以满足工程计算精度要求，但对于特别复杂的多坡屋面建议用通用有限元分析软件（如PKPM的PMSAP或广厦的GSSAP）进行分析计算。
三．坡屋面的配筋及构造设计
在两个软件计算分析的基础上对柱、梁、板进行配筋设计，不同于一般平屋面，坡屋面要特别注意节点的构造设计：
（1）坡屋面板配筋除了根据板面外弯矩，还要考虑其轴向受力（包括内外温差引起温度应力和伸缩变形），因此,坡屋面板应双层双向通长配筋,并适当加密钢筋间距。
坡屋面受日照量较多，为防止温度应力作用下容易引起开裂而渗漏，在造价允许情况下应尽量建议建筑师设置防水层及保温层。
（2）屋脊通常是两个或多个方向梁或板的交汇部位。
完全按梁板体系处理坡屋面对施工及设计都较复杂,可对其加以简化。
在凸凹折角处, 当角度较小时,可考虑板的平面外刚度,在折角处均设暗梁即可。
板交汇时,宜将板钢筋交叉搭接锚固（如图七）。
（3）从构件的内力图可以看出坡屋面的梁柱交接部位的内力集中，该交接部位的抗弯、抗剪和抗裂均很重要,纵筋搭接及箍筋设置应满足《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》第9.3.4条至第9.3.9条的规定。
（4）屋脊梁构造包括横向框架梁和纵向梁以及斜向屋脊梁。
从图5的内
力图可以知道,横向坡屋面梁在跨中的内力很小。
横向屋脊节点布置纵向贯通构造钢筋，并适当加密箍筋，折梁处节点按《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》第9.2.12条进行配筋设计，并应按抗拉要求将屋面板钢筋锚固在屋脊纵向梁内。
（5）坡屋面老虎窗可视其大小采用设梁，或直接用折板处理。
老虎窗立板因需双面支模，板厚不可取得太小，通常可取120mm，按φ8＠150双层双向配筋。
（6）考虑到施工因素，当坡屋面为双层屋面时，应注意坡脚处净高>0.6m，以免施工时无法支模。
当无平屋面时，应注意填充墙高度，若墙高>4m时可设水平拉梁一道。
（7）坡屋面梁不适宜采用梁平法表示，其梁加密区长度，负加筋长度，梁钢筋锚固等做法应采用梁详图表示。
四．结束语
混凝土坡屋面建筑蕴藏着丰富的现代建筑思想和结构技术。
在满足结构安全的首要前提下,在满足建筑功能和造型设计的同时,应努力表现建筑技术与艺术结合的内涵,体现出应有的结构美。
参考文献：
[1] 中国建筑科学研究院. GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011
[2] . 中国建筑科学研究院. GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 中国建筑科学研究院PKPM CAD 工程部.多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE（用户手册及技术条件）
[4] 广东省建筑设计研究院深圳市广厦软件有限公司.建筑结构通用分析设计软件GSSAP（说明书）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。