试论砌体结构房屋斜屋面结构设计

摘要：改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，人们生活质量显著提高，砌体结构房屋斜屋面结构设计得到了前所未有的发展，砌体结构房屋的斜屋面结构设计，应建立合理的结构模型，选用合理的结构方案，本文结合笔者多年结构实践，对斜屋面结构设计计算方法和倾斜构件的构造设计要点及措施进行了详细阐述和总结。

关键词：砌体结构；房屋斜屋面；结构设计.

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

随着我国经济的不断发展，人们生活水平不断提高，对生活环境的要求也越来越高，对于多层建筑为体现优美造型、为了减少屋面漏水，许多多层建筑采用了斜屋面、造型女儿墙等。但对于斜屋面的构造及设计这一细节问题，目前的规范、手册较少涉及，常用结构计算软件，对这部分的处理，也无明确说法，需要每个设计人员自行处理。

2、斜屋面结构方案设计

斜屋面结构方案一般有两种：

第一种是顶部直接做成斜面板，该斜面板兼作屋面板；

第二种是斜屋面先做一层水平板，斜面部分按造型做。

对比两种方案，方案一结构造价相对较低，但屋面保温、隔热及防水施工较为困难。方案二结构造价相对较高，但屋面防水、保温、隔热易于施工；同时砖混结构在地震区结构层数达到规范规定的上限、总高度超过规范的规定时，应采用此方案，但超出屋面部分的面积不得超过顶层的30%，且高度不应过高。如采用框架结构，上述二种结构方案均可以在斜屋面的最低点处设置水平框架梁，再采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不大的时．对方案一可不设置水平框架梁，但应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。

3、建筑斜屋面结构设计计算

3.1抗震验算

方案一，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。

方案二，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。

3.2静力计算

以下以四边简支的单向板为例讨论倾斜构件的荷载特点。对某一倾斜构件，其荷载g′+q′为沿斜向板长每延lm的屋面自重（包括防水层、找平层、保温层、结构板自重、板底抹灰、吊顶等）和使用活荷载的设计值。为计算斜板的内力，应将g′+q′（图1）分解为垂直于板面（图2）和平行于板面的两个分量，以其中垂直于板面的荷载分量g″+q″=（g′+q′）·cosa为荷载，可求得斜板跨中最大弯矩为：

图1斜屋面荷载示意图

图2垂直斜屋面荷载示意图

Mmax=1/8（g″+q″）·L′2=1/8（g′+q′）cosα·（L/cosα）^2

=1/8(g′+q′)/cosα·L^2=1/8（g+q）L^2

式中：L′为斜板斜向的实际计算跨度；L为斜板斜向计算长度的水平投影长度，L=L′·cosa；g+q为作用于斜板上的计算荷载沿水平投影方向的单位荷载；

在结构软件中，对斜屋面可以通过定义节点高度、梁的左右节点标高、层简斜撑等来完成倾斜构件、楼层的定义，从而建出与工程实际一致的结构模型来，但根据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斜构件沿水平或垂直方向的分布集度简图；因此，要求用户输入的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）。

事实上，结构设计人员往往仅输入了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），这就导致了程序算出来的倾斜构件的配筋结果偏小，给结构带来隐患。笔者在多个多层住宅小区设计过程中，对斜屋面配筋进行了计算，发现原设计配筋结果偏小，并按实际要求进行了调整。

4、斜屋面倾斜构件的构造结构设计

4.1屋面板钢筋的构造

对于斜屋面板，一般均为双向双层配筋，双向双层配筋虽安全，但却浪费。实际做倾斜板也可按水平板一样构造，只不过负弯矩筋的长度应按规范规定、按板的斜长计算。对于跨度较小的折板，其构造可按下图构造：

板厚δ≈（1/25～1/35）L/cosα；荷载可按g+q=（g′+q′）/cosα，计算跨度可按L=(L0+b1/2+b2/2·1.05L0)计算。

对于跨度较大的板，转折处应加设梁，板厚δ≈（1/25～1/35）L/cosα；荷载可按g+q=(g′+q′)/cosα，计算跨度可按L=(L0+b1/2+b2/2·1.05L0)计算。

4.2防止屋面板开裂的构造设计措施

如果屋面板跨度很大，屋面现浇板长度又大时，应适当考虑加设抵抗温度收缩的钢筋，或按如下方式加强构造：

⑴顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。

⑵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。

⑶在屋盖的适当部位设置分割缝，间距不宜大于20m。

⑷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，应用防水弹性材料嵌缝。

⑸当房屋进深较大时，应沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分隔缝，缝宽不小于20mm，应用防水弹性材料嵌缝。

⑹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，可在其两端的2～3个开间内设置，对于横墙可在其两端各L/4范围内设置（L为横墙长度）。

4.3砌体结构中斜山墙的构造设计

如果在砖混结构中还应注意对砌体斜山墙的构造要求。通常情况下要求屋面板支承在墙体上处应设置抗扭圈梁（拉梁），且在该圈梁（拉梁）对应位置加设垂直于该梁的水平拉梁，山墙斜三角部分构造要求，可参考构造做法加强。

4.4关于保温、隔热的处理

在屋面保温隔热设计应当特别注意，采用方案一时，保温材料一定要采用块材，而不宜采用颗粒现场制作的，那样很容易造成保温厚度不均匀；对于极易发生冷桥的外露钢筋混凝土构件，应作保温处理。

5、结束语

综上所述，对于多层砌体房屋斜坡屋面结构，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，尤其是在采用结构软件设计时，荷载输入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）。斜屋面倾斜构件的构造设计时，除了注意配筋满足要求外，应作好屋面板开裂及保温、隔热的处理的处理，以满足砌体房屋斜坡屋面良好的整体功能要求。

参考文献：

[1]砌体结构设计规范（GB50003-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]2GB50009-2012，建筑结构荷载规范[s]．

[3]3GB50010-2010，混凝土结构设计规范[s]．

[4]杨小兵,混凝土结构概念设计[J],建筑结构,2001,1.

[5]郭猛，涂远军，框架结构梁柱节点区优化设计施工[J]；施工技术，2007，6。

[6]张守峰.多层住宅的条形基础设计[J].住宅科技,2003,(8):16～18

[7]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[s]

[8]胡晓楠,刘正保.房屋基础设计的合理改进[J].中国科学学报,2004,1(4):30～31,3

[10]珠海格力电器第八期物流工程E座桩基础超前钻岩土工程勘察报告6,珠海市建筑工程勘察设计院,2007.9.17.

[11]《建筑桩基基础规范》(JGJ94-2008).

[12]《建筑地基处理技术规范》(JCJ79-2002).

[13]《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006).