斜屋面的结构设计
斜坡屋面结构设计
斜坡屋面的设计构造摘要：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，而并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布（单位面积、单位长度内的荷载）。
关键词：斜坡屋面荷载集度构造钢筋分隔缝一、引言由于我国经济的不断发展，人民的生活水平的提高，因此，对生活环境的要求也越来越高，人们对方盒子建筑早已厌烦了，因此越来越的造型优美的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。
但对于斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，且根据常用结构分析计算软件ＰＫＰＭ系列软件所提供的资料来看，该软件对这部分的处理，是需要设计人员自行处理的，所以，作为一个结构设计人员，搞好这部分的设计、构造，也是非常重要的。
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（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的上限、总高度也将超过规范的规定时，可采用此方案，但超出屋面部分的面积不得超过顶层的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。
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。
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
斜坡屋面施工方案
⒍模板支撑拆下后，应及时进行清理，并分类予以堆放整齐。
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⒈模板工程质量应遵循国家标准《混凝土结构工程施工及验收标准》GB50204-2002及其他有关标准规定。
⒉支撑系统及附件要安装牢固，无松动现象，面板应安装周密，保证不变形、不漏浆。
⒊面板要认真刷涂脱模剂，以爱惜面板增加周转次数。
5.2.6
（1）封模流程：清理浇筑口周边混→凝土向浇筑口内放入预制好的封口模板→对齐复核，用铁钉将侧骨与斜坡面竖向龙骨钉牢→由上至下插入锁紧钢管→浇筑上一层混凝土→……最后一层混凝土浇筑完毕。
（2）注意事项：压紧后封模板用的钢管应在支设整体模板时预先放入，以避免后期无法放入。后封
面层模板经放样予以事前预制好，不足处经现场放样后确信，如此一方面便于模板安装、周转，节约材料；另一方面也有利于混凝土浇筑及在施工中检查混凝土浇筑是不是密实，可适当的减少混凝土上、基层搭接时刻，减少冷缝产生。
（3）混凝土浇注进程中，依照其浇注情形，可在面层模板上钻Φ20mm的排气孔，以查验混凝土的密实度。
（4）待混凝土浇注完成后，强度达到5MPa（2天左右）时拆除面层模板，检查混凝土外观质量。
（5）混凝土拆模后采取覆盖塑料膜养护，从而有效地避免混凝土收缩产生的裂痕。
（6）浇筑混凝土时在模板面上口临时设置50cm高的挡板，幸免浇筑时骨料滑落。
⒈梁板模板采纳胶合板，规格为1200mm×2440mm×12mm，竖向龙骨采纳50mm×100mm方木双拼，面层模板侧压骨采纳50mm×100mm方木。
⒉止水螺栓规格可采纳φ12，止水片规格采纳50mm~80mm，配蝴蝶扣或螺母，形成固定支撑体系。止水螺栓上层可用于固定上层保温板
建筑构造—坡屋面
（3）泛水
在泛水处，油毡可沿基层与山墙的八字 坡铺贴，高度不小于250mm，铺贴前先做卷材 防水附加层，墙面上用镀锌钢板覆盖收头部 位，镀锌钢板用 钉固定在墙内木砖 上或直接用水泥钉钉 在墙上，上口与 墙之间的缝隙用 密封材料封严。
四、金属结构坡屋顶
以型钢或铝合金作为承重结构，上面铺设金 属压型屋面板、金属瓦或各种采光板，具有质轻、 高强、美观、抗震性好、施工方便等优点。
屋面在屋脊处采用镀 锌或不锈钢板做盖缝 板，用螺栓固定在结 构型钢上，
屋面在山墙处用镀锌 或不锈钢板包角收头，
玻璃在平行屋脊方向 上（横向）采用对接 （一字型连接），接 缝用镀锌或不锈钢板 压缝盖压密封固定，
（2）铝合金玻璃屋面
铝合金具有质量轻、耐腐蚀、色泽美观、易加工等 优点，用它作为骨架结构一般不用再装修。
缺点： 1.屋顶自重较大，造价高。 2.屋顶面比较难利用。 3.注意：一般来说坡屋顶应该坡度小于30度，否
则自重太大，而且屋顶整体过大（主要指低层。 高层的待考虑）。 4.不便维修。（设备安装不方便） 5.施工不方便
2、坡屋顶的形式
坡屋顶是一种沿用较久的屋面形式，种 类繁多，多采用块状防水材料覆盖屋面，故 屋面坡度较大，根据材料的不同坡度可取 10%～50%，根据坡面组织的不同，坡屋顶形 式主要有单坡、双坡及四坡、攒尖等。
梁架系统坡屋顶
这种有檩体系通常采用檩条或 檩上架椽支撑屋面的体系。对 木质构件来说，不用椽子时， 檩条间距约为700～900mm； 檩条上架设椽子时，檩条间距 可适当放大至1000～ 1500mm。
空间结构支承坡屋顶：大跨度建筑
无檩 体系
将屋面板 直接搁在 山墙、屋 架或屋面 梁上，瓦 主要起造 型和装饰 的作用
探讨房屋建筑斜屋面的结构设计
探讨房屋建筑斜屋面的结构设计【摘要】当前建筑施工中，斜屋面施工无疑是结构施工的难点，为保证房屋斜屋面的设计满足实际使用功能、设计规范，应当注意其结构的承受能力，并分析其结果的合理性，确保房屋建筑斜面屋结构设计的合理化。
【关键词】房屋；斜屋面；结构设计随着我国改革开发以后的社会发展，人们生活水平不断提升，在对生活品质也有了更高的追求。
伴随着现代社会的不断发展，在进行房屋建设中提高了对结构稳定性的要求。
房屋建筑的结构设计需要根据房屋的建筑场所、作用等方面进行全面考虑，才能够真正的适应于现代社会的发展需求。
本文从房屋建筑的合理设计出发，针对房屋斜层面结构的设计进行简要论述。
一、坡屋面的结构组成从坡屋面的结构组成上来看，主要分为坡屋面梁板、支撑构件两大结构，而其中坡屋面梁板结构支撑水平作用为主，支撑构件结构则是为了满足支撑坡屋面梁板的竖向作用及水平推拉作用而设置的。
除此以外，在进行设计过程中，坡屋面梁板结构的形成，在很大程度上制约着支撑构件的部署，并通过对沉降形态的荷载应用，从而有效的提升房屋的结构稳定性。
在檐口处通常加设一定高度满布的钢筋混凝土女儿墙（需结合建筑造型需要合理布置），此女儿墙跟楼盖四周的支撑构件共同工作，能对坡屋面梁板起到一个很好的约束作用，从而提高结构的稳定性。
二、房屋建筑斜面屋结构设计（一）斜屋面结构的设计斜屋面设计通常分为顶部直接斜面，其作为即为面板兼做屋面板；另一种为斜屋面设置前先设计水平板，斜面部分为后独立建造。
相比较，前者在实际使用中的保暖以及隔热防水的应用上，就相对消耗较多。
而后者，在使用中，虽然造价上稍微高一些，且构造比较难，但是其保温、隔热效果较为明显。
在选择结构的设计方案中，需要结合实际设计的需求来进行结构的设计调整。
如屋脊距离屋檐高度较高（即坡屋面的跨度大、坡陡），则可以选择第二种方案，反之，则需要选择第一种方案。
针对斜面屋结构的架设，应从实际的层面设计上实现对支架倾斜角度的控制，并从水平的倾斜结构上完成对整体方案的水平框架设计，而对于这一设计理念，也是对空间结构的最合理应用办法。
坡屋顶构造.PPT
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坡屋面各部位名称
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坡屋顶的组成
1.屋面层(各种瓦材及挂瓦件等) 2.承重结构(横墙、屋架、檩条、钢筋混凝土梁板等) 3.保温隔热层 4.顶棚层
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坡屋顶的结构形式与屋面层
1.山墙支承结构(硬山搁檩)
横墙(山墙)砌筑成山尖形，檩条搁在山墙上 形成坡屋顶结构。
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2.屋架支承形式
将三角形或梯形的屋架搁在纵墙上，檩条搁在
预应力槽形板
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预应力自防水F形板屋面
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现浇钢筋混凝土坡屋面构造
用钢筋混凝土浇筑坡屋顶梁板，板面上做防水卷材层再贴 挂各种瓦材和面砖。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ•13
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钢筋混凝土坡屋面节点构造
1.纵墙挑檐构造 2.纵墙挑檐沟构造
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硬山封檐构造 出山泛水构造
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屋脊(正脊、平脊)构造 斜脊构造
屋架上形成坡屋顶结构。
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3.平瓦屋面层构造
——冷滩瓦屋面、木望板瓦屋面。
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预制挂瓦板平瓦屋面
——在山墙或屋架上搁置挂瓦板，挂瓦板上挂平瓦。
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预应力屋面板屋面 ——在屋架上搁置预应力屋面板，屋面板上铺贴瓦材或卷材
防水层。若为自防水构件，只需处理缝隙防水。
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斜坡屋面结构设计
斜坡屋面结构设计1.引言2.斜坡屋面设计原则（1）合理的坡度：斜坡屋面的坡度应根据建筑物的用途和当地的气候条件来确定。
一般来说，居住建筑的斜坡屋顶坡度应在15度到30度之间，办公楼的斜坡屋顶坡度应在10度到20度之间。
在气候条件恶劣的地区，斜坡屋面的坡度可以更大，以确保雨水可以迅速排出。
（2）稳定的结构：斜坡屋面需要具有足够的稳定性，在受到外力（如风或地震）时不会发生倒塌或崩溃的情况。
一般来说，斜坡屋面的结构需要采用倾斜型的植筋结构或者框剪结构，以增加屋面的稳定性。
（3）合适的屋面材料：斜坡屋面的材料应选择耐候性好、便于安装和维护的材料。
常见的斜坡屋面材料包括瓦片、金属板、聚合材料等。
根据建筑物的造型和风格，可以选择不同材料的组合来达到美观的效果。
（4）良好的雨水排放系统：斜坡屋面设计需要考虑雨水的快速排放，以避免在大雨天气下造成积水和漏水等问题。
屋面需要设置合适的排水斗和雨水收集系统，排水管道应设计合理，保证畅通排水。
3.斜坡屋面结构设计方法（1）确定坡度和屋顶平面形状：根据建筑物功能和风格，确定斜坡屋面的坡度和屋顶平面形状。
一般来说，斜坡屋面可以设计成单坡、双坡、多坡等形式，具体形状可以根据建筑物的需求进行设计。
（2）选用合适的结构类型：根据建筑物的高度和结构要求，选择合适的斜坡屋面结构类型。
常用的斜坡屋面结构类型包括桁架结构、钢筋混凝土结构、钢结构等。
选择结构类型时需要考虑到建筑物的承载需求和成本效益。
（3）计算和设计结构荷载：根据建筑物的用途和当地的气候条件，计算和设计结构荷载。
结构荷载包括自重、活载和风载等，需要根据相关标准和规范进行计算和验算。
（4）进行结构分析和设计：采用现代结构分析软件进行结构分析和设计，确定结构的尺寸、强度和稳定性。
结构分析和设计需要满足相关的建筑结构设计规范和要求。
（5）选用合适的屋面材料：根据建筑物的风格和要求，选用合适的屋面材料进行斜坡屋面施工。
选择屋面材料时需要考虑到材料的耐用性、美观性和经济性等因素。
坡屋顶设计基础知识(技术详解)
坡屋顶设计基础知识（技术详解）坡屋顶的形式与组成排水坡度一般大于10%的屋顶叫做坡屋顶或斜屋顶。
坡屋顶的形式和坡度主要取决于：建筑平面、结构形式、屋面材料、气候环境、风俗习惯、建筑造型等因素。
屋顶在建筑中应用较广,主要有单坡式、双坡式、四坡式和折腰式等。
以双坡式和四坡式采用较多。
中国古代建筑里的屋顶样式丰富，含义也与传统哲学思想、社会等级制度息息相关，在造型、对称、排列上具有独特的意味。
中国古建筑凹曲屋面坡度大致相同，一般斜度都为26度~30度，这个角度非常接近太阳黄道与地球赤道所形成的23度27分夹角，这也是古建筑屋顶象征天的文化内涵。
双坡屋顶尽端屋面出挑在山墙外的称悬山；山墙与屋面砌平的称硬山。
中国传统的四坡顶四角起翘的称庑殿；正脊延长，两侧形成两个山花面的称歇山。
瓦线交汇在一点坡屋顶形式为攒尖顶，常在此点布置宝顶。
顶双坡或多坡屋顶的倾斜面相互交接，顶部的水平交线称正脊；斜面相交成为凸角的斜交线称斜脊；斜面相交成为凹角的斜交线称斜天沟。
没有正脊的坡屋顶，则称为卷棚顶。
硬山顶、悬山顶、歇山顶均可做成卷棚顶形式。
外，歇山顶、庑殿顶和攒尖顶也可根据需要布置成重檐的形式。
·现代平屋顶：屋面排水坡度小于或等于10%的屋顶，常用的坡度为2%~3%。
平屋顶：屋面排水坡度小于或等于10%的屋顶，常用的坡度为2%~3%。
·现代坡屋顶：指屋面排水坡度在10%以上的屋顶。
·现代曲面屋顶：一般适用于大跨度的公共建筑中。
坡屋顶屋面组成名称坡屋顶由于屋顶坡面交接的部位不同形成屋脊（正脊）、斜脊、斜沟、檐口、内天沟和泛水等不同部位和名称（坡屋顶屋面组成名称如图1所示）。
图1 坡屋顶屋面组成名称a）四坡屋顶b）并立双坡屋顶1—斜脊2—正脊3—斜天沟4—檐口5—屋脊6—山墙7—泛水8—天沟坡屋顶的屋面组成构造坡屋顶一般由承重结构和屋面两部分组成，必要时加设保温层、隔热层及顶棚等。
a）承重结构承重结构主要承受屋面荷载并把荷载传递到墙或柱上，一般有椽子、檩条、屋架或大梁等。
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斜屋面的结构设计
摘要：斜屋面结构应合理选择结构方案，荷载要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度，采用PKPM建立模型，比较清楚的反应了结构形式和斜屋面板对结构的影响，为抗震设计提供参考依据。
关键词：斜屋面；计算模型；PKPM
斜屋面结构形式具有外形美观、保温节能及防渗漏效果好等特点，在民用建筑及工业建筑中被广泛采用。
对于一些较大跨度的斜屋面结构，既要考虑建筑功能的需要，又要保证结构的安全合理，研究其合理的力学模型并进行优化设计，确保其上的荷载能真实的反映和作用于下部结构。
为此，笔者拟结合具体的工程实例探讨一下斜屋面对结构设计的影响。
一、工程实例
某工程为框架结构，共4层，四坡，结构最大跨度12.000m，建筑平面图如图1所示。
图1四层平面图
工程的结构安全等级为二级，设计使用年限50年，地震设防烈度为7度，地震基本加速度0.1g，地震分组第一组，场地土类别II类，框架抗震等级三级。
二、方案优选
根据建筑功能要求，在进行斜屋面结构设计时考虑：
①方案一，折梁结构。
即沿着横向布置12.000m跨度的折梁。
此方案不需要转换梁和梁上柱，把屋面斜梁做成一跨的折梁。
②方案二，折梁与拉梁组合结构。
即在方案一的基础上增加一道水平拉梁来抵抗折梁的水平推力。
实际工程中采用的是方案二。
建模时通过“改上节点高”来形成屋面斜板。
三、要点分析
1)荷载输入：根据PKPM列软件所提供的资料来分析，该软件提供的荷载类型中仅有倾构件沿水平或垂直方向的分布集度简图，因此，要求用户输入倾斜构件的荷载是倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布(单位面积、单位长度内的荷载)。
2）结构模型：采用PKPM软件建立结构模型，SATWE和PMSAP软件进行斜屋面计算，SATWE软件只进行屋面斜梁的计算；PMSAP软件考虑屋面斜板在外荷载作用下平面内变形，按照弹性板进行设计采用的是多边形壳元模型。
3）计算结果：在用SA TWE计算结构的内力及配筋时，相关参数考虑如下：考虑现浇板对框架梁刚度的有利影响；计算地震力时考虑填充墙对结构周期的影响，取周期折减系数0.7；配筋时梁设计弯矩不进行放大，梁端负弯矩调整系数取为0.8；考虑偶然偏心作用，梁柱混凝土强度等级均为C30，钢筋均采用HRB4000。
为了能够有效地体现屋面斜板对结构设计的影响，PMSAP将斜屋面板定义为弹性膜。
表1SATWE和PMSAP计算模型中结构周期和位移的计算
屋面斜板对结构的周期和位移均有一定影响。
采用SATWE计算，没有考虑斜板的面内刚度和面外刚度，计算结果偏刚。
表2梁的弯矩计算
从表2可以看出，框架结构通过增加下弦拉梁大大减小屋面斜梁的内力，从而改变传力途径减小截面和配筋，达到结构优化的目的。
斜屋面结构中的斜板，平面内刚度很大，所以，既可以承担竖向作用，也可以承担水平作用。
PMSAP
软件考虑斜板对结构的影响，认为楼板本身产生的面内弹性变形不宜忽略，促使楼板和与梁共同分担上部结构引起的内力，从而使梁的弯矩和配筋相应减少，减少的弯矩部分由弹性楼板承担。
四、结论
通过以上的分析，对于斜屋面的结构设计，建议：
1）斜屋面的受力特点与平屋面有着本质区别，在设计时应根据建筑条件和要求选择合理的结构形式，在保证结构安全的前提下尽可能减少造价。
2）荷载计算：由于软件的原因，计算屋面荷载时均应除以COSβ(β为屋面板的倾斜角度)，将其转移为作用于水平板上的荷载值，以保证计算正确。
3)若采用SATWE计算，可以分析斜梁，但不能分析斜板，如果直接按模型建立的尺寸来计算，程序只按平面板考虑。
但实际斜板的长度会随屋面倾斜角度不同而不同，结构存在偏差，梁配筋偏大。
4)采用有限元的方法进行计算时，对斜屋面不应假定为刚性楼板，应考虑斜屋面本身所产生的面内弹性变形，用PMSAP分析时可定义弹性膜单元。
定义为弹性膜后，还可以保证屋面梁的配筋不会减小。
参考文献：
[1] 建筑抗震设计规范.GB50011-2001（2008年版）[S].北京：中国建筑工业出版，2008.
[2] 黄昆，张宪江，黄福标.大跨度四坡屋面框架结构优化设计[J].浙江建筑，2009,11（26）：36-38.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。