談坡屋面結(jié)構(gòu)計算

1、談坡屋面結(jié)構(gòu)計算文章摘要:由于現(xiàn)版的許多結(jié)構(gòu)計算軟件對坡屋面計算的局限性，加上手算的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)師在對坡屋面進行計算時，一般都簡化為平屋面來計算，當坡度較小時，計算結(jié)果與實際情況的誤差是在可接受范圍內(nèi)；但當坡度較大時，簡化計算就對結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大的安全隱患。對于較大坡度的坡屋面在進行整體計算后，還應(yīng)該進行單榀框架的驗算，從而得出準確的計算結(jié)果。 文章主題:坡屋面 坡度 簡化計算 彎矩 剪力 配筋文章內(nèi)容：談坡屋面結(jié)構(gòu)計算余海洋摘要由于現(xiàn)版的許多結(jié)構(gòu)計算軟件對坡屋面計算的局限性,/3:-算的復(fù)雜性,結(jié)構(gòu)師在對坡屋面進行計算時,般都簡化為平屋面來計算,當坡度較小時,計算結(jié)果與實際情況的誤差是在可

2、接受范圍內(nèi);但當坡度較大時.簡化計算就對結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大的安全隱患.對于較大坡度的坡屋面在進行整體計算后,還應(yīng)該進行單榀框架的驗算.從而得出準確的計算結(jié)果.關(guān)鍵詞:坡屋面坡度簡化計算彎矩剪力配筋1前言由于建筑造型,建筑物保溫隔熱及大面積屋面排水功能等方面的需要,坡屋面設(shè)計廣泛應(yīng)用于民用建筑以及工業(yè)廠房中.然而現(xiàn)版結(jié)構(gòu)計算軟件在整體計算過程中,很難體現(xiàn)坡度的影響,結(jié)構(gòu)師一般把坡屋面簡化為平屋面來計算,但這些處理未經(jīng)驗證,給結(jié)構(gòu)留下了一定的安全隱患,因此坡屋面的合理設(shè)計應(yīng)引起結(jié)構(gòu)師的重視.2坡屋面在結(jié)構(gòu)計算中的兩個誤區(qū)2.1把坡面的荷載疊加到下一層進行計算在計算過程中,坡屋面不參與建模計算,僅把

3、這層的荷載導算到下一層的梁板上,這種計算,對于豎向荷載的導算是正確的,但是計算模型的計算高度要比建筑物的實際高度小,因此建筑物受到的水平荷載(風荷載以及地震荷載)要比實際情況小,計算出的水平位移就將比實際情況小,這樣就存在安全隱患.2.2把坡屋面作為平屋面計算一般把山墻高度的一半處作為建筑物的屋面標高進行建模計算,這樣計算,對地震和風荷載的導算基本是正確的.由于坡屋面的斜梁和框架柱形成了一個拱,斜梁會給框架柱一水平推力,這樣框架柱受力狀態(tài)與平屋面的框架柱受力狀態(tài)不完全一致,但是模型是按照普通平屋面結(jié)構(gòu)進行計算的,因此這樣簡化計算也存在安全隱患.?36?3工程實例分析3.1自然條件地震設(shè)防烈度:

4、8度,設(shè)計地震基本加速度取0.2,設(shè)計地震分組為第一組.結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全等級:二級重要性系數(shù):1.0框架抗震等級:2級建筑場地類別:類地基土類別:中軟土基本風壓:0.452地面粗糙度:類基本雪壓:0.4/2標準凍深:0.83.2計算數(shù)據(jù)計算跨度:12單跨迎風面的寬度:12坡屋面柱頂?shù)臉烁邽?6.000坡屋面恒載標準值:6.0/坡屋面活載標準值:0.5/23.3計算模型方案(一)!方案(一)方案(二)方案(二)第67期余海洋:談坡屋面結(jié)構(gòu)計算3.4計算過程當斜屋面角度為30.時,=(/)8=(0+0.5)×1.03.455×0.4512=9.330()當斜屋面角度為20.時,=(

5、/)=(-0.4+0.5)1.02.1780.452=1.176當斜屋面角度為5.時,=()=(一0.6+0.5)1.01.6020.4512=一0.865當斜屋面角度為0.時,=(/)=(-.6+0.5)1.01.053×0.452=一0.569當斜屋面角度為5.時,=()0日=(一0.6+0.5)1.521×0.452=-0.281當斜屋面角度為3.時,:(/)0日=(一0.6+0.5)1.309×0.452=-0.167柱迎風面的=/=1.81.452-4.32()柱背風面的=/=1.00.51.00.4512=2.70(/)3.5計算結(jié)果4結(jié)論通過上列的數(shù)

6、據(jù)比較分析可知:(1)把坡屋面簡化成平屋面計算,屋面坡度越大,拱的作用就越大,梁拱對框架柱的水平推力就越大,相對于簡化為平屋面的方案,引起的柱頂彎矩和剪力的變化越大,尤其當坡屋面的角度較大時,這樣的計算是不可靠的.只有當角度小于3.彎矩和剪力誤差均小于5%時,簡化計算基本可靠.(2)當角度小于30.時,按坡屋面計算得出的鋼筋用量和按簡化成平屋面計算得出的鋼筋用量基本是吻合的,這兩種計算對工程造價沒有太大的影響,但配筋方案有著很大的差別.(3)坡屋面中框架梁和柱形成的結(jié)構(gòu)拱使得柱受到較大的水平推力,這樣簡化計算所得出的結(jié)果就小于柱的實際配筋,同時簡化計算出的梁的鋼筋量大于實際配筋量.參考文獻1建

7、筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(500092001)2一,二級注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考應(yīng)試指南.施嵐清角度()302051053()345521781602105352309/2()1727108985272655+/2()7727708968016527626655左風盤盤盤.8.8盤左風-0.4-0.6-0.6-0.6-0.6左風-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5左風-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右風-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右風-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5右風-0.4-0.6-0.6-0.6-0.6右風盤盤盤盤()(杜頂集中力)9.3

8、301.176-0.865-0.569-0-28-0.167?37?核工程研究與設(shè)計2007年9月梁柱彎矩及剪力(.;)角度()302015153方案(一)柱頂805.9755.8735.5718.2703.3697.9彎矩1/剪力1246.0226.5218.221.8203.9201.3方案(二)柱頂499.2639.5652.1664.7677.4682.7彎矩2/剪力2105.6155164.7174.8185.7190.3(2-1)/21/(2-1)/2-61%/一133%18%/一46%一13%/一33%一8%/一21%一4%/一9%一2%_/一5%方案(一)柱底670603574

9、546.8520.559.9彎矩擄力3246226.5218.2210.8203.9201.3方案(二)柱底317459468.1476485.3488彎矩4剪力4109.7155164.7174.8185.719-3(4-3)/41/(4-3),4一11%/一124%一31%/一46%-23%/一32%一15%/一2%一7%_/一1%一4%/一5%方案(一)梁負彎矩5805.9755.8735.5718.2703.3698方案(二)梁負彎矩6499.2639.5652.1664.7677.4682.7(6一55-61%一18%一13%一8%一4%一2%方案(一)梁917.11052斜坡屋面的

10、設(shè)計構(gòu)造(1)摘要：斜坡屋面結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)選用合理的結(jié)構(gòu)方案，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)建立合理的結(jié)構(gòu)模型，尤其是在采用結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計時，荷載輸入時一定要輸入傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的荷載分布集度，而并不是傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載）。 關(guān)鍵詞：斜坡屋面 荷載集度 構(gòu)造鋼筋 分隔縫 一、引言 由于我國經(jīng)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(xiàn)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(gòu)件的設(shè)計及構(gòu)造做法，規(guī)范、手冊里所提較少，且根據(jù)常用結(jié)構(gòu)分析計算軟

11、件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(shè)計人員自行處理的，所以，作為一個結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，搞好這部分的設(shè)計、構(gòu)造，也是非常重要的。二、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)造價相對較高，但屋面防水、保溫隔熱便于施工；同時磚混結(jié)構(gòu)在地震區(qū)結(jié)構(gòu)層數(shù)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(yīng)太高。在框架結(jié)構(gòu)

12、中，這兩種結(jié)構(gòu)方案，均可以在斜坡的最低點處設(shè)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(wǎng)尺寸不太大的時候，方案一可不設(shè)置水平框架梁，但對框架柱的設(shè)計應(yīng)充分考慮三角拱結(jié)構(gòu)對框架柱頂產(chǎn)生的水平推力。三、斜坡屋面構(gòu)件的設(shè)計計算設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)高度；結(jié)構(gòu)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(zhì)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(gòu)件的荷載特點。對于

13、一個傾斜構(gòu)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(jié)構(gòu)板自重、板底抹灰、吊頂?shù)龋┖褪褂没詈奢d的設(shè)計值。為計算斜板的內(nèi)力，應(yīng)將g q分解為垂直與板面和平行于板面的兩個分量（如圖所示），以其中垂直于板面的荷載分量g q=（g q）·cos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·cosg q作用于斜板上的計算荷載沿水平方向的荷載集度，;斜板的傾角。對于的理解由附圖可以看得比較清楚，即沿水平方向取出單位長一段，則作用于此段內(nèi)的實際豎向荷載總和應(yīng)為。其中為水平投影長度為1的斜向板長

14、，可見g q即為在單位1水平投影長度范圍內(nèi)作用于斜板上的荷載值。由于系列軟件中，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(gòu)件、樓層的定義，從而建出與工程實際一致的結(jié)構(gòu)模型來，但根據(jù)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(gòu)件沿水平或垂直方向的分布集度簡圖（如右附圖所示）；因此，要求用戶輸入的傾斜構(gòu)件的荷載是傾斜構(gòu)件沿水平或垂直方向的分布集度，并不是傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載）。事實上，許多設(shè)計者并未這樣做，僅僅輸入了傾斜構(gòu)件沿斜長方向的荷載分布（單位面積、單位長度內(nèi)的荷載），這就導致了程序算出來的傾斜構(gòu)件的配筋結(jié)果偏小

15、，給結(jié)構(gòu)帶來隱患。在設(shè)計過程中，本人曾在設(shè)計傾斜屋面的過程中發(fā)現(xiàn)：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(jié)果一樣。所以，結(jié)構(gòu)人員在設(shè)計傾斜構(gòu)件時，應(yīng)特別注意這個問題。四、傾斜構(gòu)件的構(gòu)造要求、鋼筋板的鋼筋的構(gòu)造由于傾斜構(gòu)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(gòu)造，只不過負彎矩筋的長度應(yīng)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(gòu)造可按下附圖構(gòu)造：板厚；荷載可按，計算跨度可按計算。對于跨度較大的板，轉(zhuǎn)折處應(yīng)加設(shè)梁，其構(gòu)造可按下附圖構(gòu)造：板厚；荷載可按，計算跨度可按計算。、防止開裂的構(gòu)造當屋面板

16、跨度很大，屋面現(xiàn)澆板長度又大時，應(yīng)適當考慮加設(shè)抵抗溫度收縮的鋼筋，或按如下方式加強構(gòu)造：、頂層屋面板下設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，并沿內(nèi)外墻拉通，房屋兩端圈梁下的墻體內(nèi)宜適當設(shè)置水平鋼筋；、屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)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； 、在屋蓋的適當部位設(shè)置分割縫，間距不宜大于（附圖）； 、當現(xiàn)澆混凝土挑檐或坡屋頂長度大于時，宜沿縱向設(shè)置分隔縫或沿坡頂脊部設(shè)置分割縫，縫寬不小于，縫內(nèi)應(yīng)用防水彈性材料嵌（附圖）； 、當房屋進深較大時，應(yīng)沿女兒墻內(nèi)側(cè)的現(xiàn)澆板處設(shè)置局部分隔縫，縫寬不小于，縫內(nèi)應(yīng)用防水彈性材料嵌縫（附圖）； 、在

17、混凝土屋面板與墻體圈梁間設(shè)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23個開間內(nèi)設(shè)置，對于橫墻可只在其兩端各/4范圍內(nèi)設(shè)置(為橫墻長度)；、砌體結(jié)構(gòu)中斜山墻的構(gòu)造在磚混結(jié)構(gòu)中還應(yīng)注意對砌體斜山墻的構(gòu)造要求。通常情況下要求屋面板支承在墻體上處應(yīng)設(shè)置抗扭圈梁（拉梁），且在該圈梁（拉梁）對應(yīng)位置加設(shè)垂直于該梁的水平拉梁，山墻斜三角部分構(gòu)造要求，可參考下圖構(gòu)造做法加強。4、關(guān)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?，F(xiàn)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(gòu)件，應(yīng)作保溫處理。四、結(jié)束語斜坡屋面結(jié)構(gòu)