论砌体结构房屋斜屋面结构设计

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摘要：砌体结构，特别是多层砌体结构是目前我国应用较广的结构形式，在我国黄土高原地区，由于黄土资源丰富，粘土分布广泛，因此以粘土砖为主要承重构件的砌体结构得以推广，在许多住宅、办公等民用建筑方面大多是采用的砖砌体结构。然而，由于砌体结构本身的特殊性，砌体结构的抗震性能一般，而且墙体容易出现开裂的现象，因此本文对当前砌体结构设计方面进行探讨，不足之处，敬请指正。

关键词：砌体结构；斜屋面；结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

一、砌体结构的组成

砌体结构包括上部结构和基础。上部结构由竖向承重构件和水平承重构件组成，竖向承重构件包括砌体墙和砌体独立柱。砌体房屋中一般布置有圈梁和构造柱，此外，根据需要还有过梁、挑梁和墙梁等构件。为了增强砌体结构的整体性，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响，在房屋的檐口、基础顶面和适当的楼层处布置有钢筋混凝土圈梁。为提高房屋的延性，地震设防区的砌体结构，在外墙四角、内外墙交接处等部位设有钢筋混凝土构造柱或芯柱(对砌块砌体)，构造柱要求先砌墙后浇柱。为了将门窗洞上方的荷载传递给洞口侧边的墙体，需要设置过梁，过梁分钢筋混凝土过梁、钢筋砖过梁、砖砌平拱过梁和砖砌弧拱过梁。挑梁是指嵌固在砌体中的悬挑式钢筋混凝土梁，一般有阳台挑梁、雨篷挑梁和外走廊挑梁。当悬挑梁与混凝土圈梁连成一体时，不称其为挑梁。当房屋因底部大空间的需要，部分墙体不能落地时，需设置钢筋混凝土托梁，钢筋混凝土托梁和托梁上的墙体共同组成墙梁。另外，单层工业厂房围护结构中的基础梁与墙体、连系梁与墙体也构成墙梁。墙梁分简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。

二、斜屋面结构方案设计

斜屋面结构设计方案一般有两种：

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。

三、 斜屋面结构设计计算

结构设计计算包括抗震验算和静力计算两部分。

1 、抗震验算

1.1 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。

1.2 方案二，抗震验算时屋面造型部分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。

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 1m 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′）・COSα为荷载，可求得斜板跨中最大弯矩为：

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，为斜板倾角。对于 的理解由图 3、图 4 可以看得比较清楚，即沿水平方向取出单位长一段，则作用于此段内的实际竖向荷载总和应为。其中为水平投影长度为 L 的斜向板

长，可见 g+q 即为在单位 L水平投影长度范围内作用于斜板上的荷载值。在某结构软件中，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（图 5）；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，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。

四、斜屋面倾斜构件的构造结构设计

1、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，或按以下方式加强构造：

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。（图7）

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。（图8）

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。（图9）

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）。

2、 砌体结构中斜山墙的构造

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（图 9）构造做法加强。

3、关于保温、隔热的处理

在屋面保温隔热设计中应当特别注意，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，因为这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。

五、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，除了注意配筋应满足要求外，应作好屋面板开裂及保温、隔热的处理，以满足砌体房屋斜屋面良好的整体功能要求。

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