房屋建筑学论文对屋顶的认识

课题名称：对屋顶的认知

学生姓名：刘孜璇

班级：建环51

学号：2150700003

摘要：由屋顶的起源与发展，屋顶的现状和作用开始阐明。从实用角度认识屋顶的荷载以及相关技术；从艺术角度看屋顶的造型；现代城市的建筑跨度大，功能多，形状复杂，技术要求高，传统屋顶以及传统屋顶技术很难适应，现代屋顶新技术应运而生。

关键词：起源与发展；荷载；建筑造型；开合屋顶；光电屋顶；屋顶绿化

屋顶是在房屋顶部，用以承受各种屋面作用的屋面板以及支承系统组成的部件。

一、屋顶的起源与发展

作为物的建筑，它的功能首先是为了满足人类基本的生存和生活需要，屋顶作为建筑重要的围合要素，它首先起源于原始人居住中遮风避雨的需要。屋顶的原始形态，C·诺伯格-舒尔茨在《西方建筑的意义》一书中指出：“在1750年后不就，法国理论家劳格回头研究了原始的小屋，对于圆柱、雕像的平三角形屋顶这些‘朴实’和‘天然’的建筑元素重新研究，使他认为希腊神殿事实上上是继承了古代小茅屋的传统。”比较重要的原始屋顶形态之一是茅屋顶，它是由插于地面的一圈枝条在顶部扎结而弯曲成穹窿状，在上面覆盖草皮、泥土等。许多沙漠地区仍使用的帐篷顶是原始屋顶形态的体现，它是由斜插在地上的杆件组成骨架，盖上毛皮而成。还有用石块叠砌成穹窿状的“蜂窝巢”坡顶的出现源于木架构的大量

使用。

茅屋顶、帐篷顶、“蜂窝巢”

从茅屋顶到坡顶的过渡导致了屋顶与墙在形式上的明确分离。为了利于采光和排烟，在

房屋内部又出现另有柱子支撑的屋顶。随着扩大空间的需求，四坡顶和歇山顶也相继出现。

平屋顶

坡屋顶

二、屋顶的作用

屋顶也称为屋盖，是房屋最上层起覆盖作用的外围护构件。一般屋顶由屋面、屋顶承重结构、保温隔热层和顶棚4部分组成。其主要作用有3个：一是承重作用，它承受作用于屋面上的所有荷载；二是围护（即排水、防水和保温隔热）作用，用以抵御自然界的雨雪风霜、太阳辐射和气温变化等方面的影响；三是装饰美化作用，屋顶的形式对建筑立面和整体造型有很大的影响，是体现建筑风格的重要手段。

三、屋顶的荷载

屋顶的荷载要考虑很多方面，风荷载、雪荷载、自重和活荷载、积灰积水积冰等荷载、地震作用。仅就风荷载简要讨论。

屋面结构的设计一般仅考虑自重、雪荷载、施工荷载，而风的作用常被忽略。这是因为在许多场合下，认为风荷载的影响不大或风引起的吸力对屋面结构有利。而实地调查结果表明，大型现代建筑物在风作用下整体被破坏的例子并不多见，但其局部表面饰物脱落或屋面局部被掀开以致整个屋面遭受风荷载破坏的例子却时有发生。相关资料对于风荷载的建议：“台风地区屋面的基本风压的重现期取值按照国标提高到100年为宜；台风地区屋面水密性设计的值，在抗风压试验之后再进行一次动风压水密试验；综合分析各风向角的风压分布特

征以及结构特征，按最不利工况设计、计算及试验。我国沿海台风造成屋盖损坏较国外更多，

8707号台风造成杭州笕桥机场候机楼和杭州市体育场屋盖严重损害，9417号台风造成温州机场屋盖严重损坏，该台风造成的损失高达177.6亿元。屋盖结构、尤其是轻屋盖对风作用十分敏感，除用一般公式计算外，还应考虑水平风和竖向风共同作用，并应分析风致响应、横风向涡流脱落、空气动力失稳等问题。宜进行体形系数以及空气动力失稳检验等所需有关参数的风动试验。

屋顶破裂和坍塌

四、屋顶的造型

（一）屋顶形式的几何原型

类似于把机械制图抽象成画法几何。抛开材料、结构形式、表面处理等因素，把屋顶抽象为几何意义上的空间形体。平行几何体的特点是，表面为平面，棱线为直线。给人以简

练、大方、庄重，稳定性强的印象，象征着稳重、严肃、沉着等性格。例如金字塔，它体现了高达。宏伟。简洁、明快、刚直、稳定是它的特色。在我们学校，大多数建筑的屋顶都给人以这样的感觉，特别是钱学森图书馆北楼，就以方正的外观来彰显它的学术氛围、文化底蕴。

几何曲面形体，几何曲面的回转体，圆锥、圆台、圆球、圆环等，秩序性强，给人感觉既严肃端庄，又有曲线变化。

钱图北楼国家大剧院

（二）屋顶造型的内部空间

屋顶造型的心理作用与透视效果都可表现为空间的形式。穹顶所形成的内部空间具有

明确的中心同时由于它的连续性和上升感，又往往与宇宙、天体等概念相联系。尖穹顶所形成的内部空间，在垂直方向上具有明确的方向性；半球穹顶所形成的空间则向水平方向扩展；而扁穹顶所形成的空间，具有明显的压迫感。拱顶所形成的隧道式的空间的方向感与拱顶长、宽、高各个方向上的比例直接相关。如果拱顶较宽，横向运动的趋势就会被打破，并削弱纵向的运动感。非常宽的拱顶需要拉伸高度，显示同时向上向四周扩展的感觉。对于较窄的拱顶来说，高度较低的情况下，拱顶的透视效果和深度感加强；高度较高的情况下，则把视线引向上方而不是前方。两坡屋顶，在内部空间上，表现为长向的运动感和中间垂直方向上的升起。而四坡屋顶，在内部的空间上，接近于金字塔式的屋顶，水平方向上形成了一定的中心，同时水平方向上各向同性，垂直方向上表现为上升。折线型坡顶随着折面的增加，内部空间的效果越来越接近拱顶的效果。

五、现代屋顶新技术

（一）开合屋顶

开合屋顶又称移动开幕，是一种在短时间内（一般为20－25分钟）部分或全部屋顶可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启、关闭和部分开闭等状态下都可以使用，是一种动态建筑。体育和游泳运动的发展，建造一个全天候的屋顶可开合的体育场和游泳馆越来越被人们所追求。根据气候的变化而开闭的屋顶更能够满足人们对阳光、空气的需要、改变春、夏、秋、冬四季都要通过大型空调方式来维持对空气、温度和温度的要求，也节约了能源。开合屋顶也就应运而生。

据统计国际上从本世纪60年代至今已建成200佘座开合结构，但绝大多数属于中小型建筑，主要用于游泳馆、网球场等体育建筑。从这些工程应用中人们已充分领略到这种结构的优越性：当雷雨风雪时将屋盖关闭，享受一种温馨与热烈；当天高气爽时将屋盖开启后室内外融为一体，尤其在夜晚，夜色与灯光融合，更有一种特殊感受。目前开合结构不仅用于体育场馆，而且广泛用于飞机库、商场、厂房及需要晾晒的仓储建筑。近来我国将开合屋顶用于旧楼改造，改善室内的自然通风，开拓了新用途。开合屋顶造价较高、施工难度较大、维护管理较难，大型开合屋顶更为突出。不少开合屋顶建筑都产生广泛影响，造成轰动效应，有的已经成为其所在城市的标志。

1950年前的开合结构以小型结构为主，主要用在非建筑领域。1950－1988年发展以膜褶皱型式的开合结构为主。80年代未90年代初为来的开合屋顶结构思想，均来源于1961年美国建成的用现代牵引技术驱动的刚性开合结构的匹兹堡市民体育场，其跨度为127m，由可开合的八瓣不锈钢盖组成，至今仍具有开拓性意义。之后，世界上建造了上百个带有刚性开合单元的开合屋顶建筑。欧洲各国建造的开合式屋顶特点是，均采用了拱架、拱形网壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为移动屋盖单元的受力结构，由于膜材料轻质高强的特性，一般大规模开合屋顶的结构都是钢结构和索结构，上铺膜材料或轻型板材。屋顶采用张