钢筋混凝土坡屋顶结构设计
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本工程为某住宅小区坡屋顶施工项目,建筑面积为150000平方米,共15栋住宅楼,每栋15层,采用现浇钢筋混凝土结构。
屋面采用斜坡屋面,坡度最小为45度,最大为75度,屋面标高为46.1米,层高最高为6.3米,最低为2.9米。
屋面采用C25砼,每栋楼屋面结构钢筋量为50吨,混凝土方量达300多立方米。
二、施工准备1. 施工图纸和技术文件:熟悉并掌握施工图纸和技术文件,了解设计要求,明确施工工艺和施工顺序。
2. 材料设备:提前准备屋面防水材料、保温材料、保温层材料、装饰材料等,确保材料质量合格。
3. 人员组织:组织专业施工队伍,明确各工种职责,加强施工人员培训,提高施工技能。
4. 施工机具:准备必要的施工机具,如模板、钢筋绑扎工具、混凝土搅拌机、泵送设备等。
三、施工工艺1. 模板支撑系统(1)模板支撑框架梁:采用48mm×3.5mm钢管搭设,脊梁立柱排距600mm,斜板立柱排距900mm。
(2)模板构造和安装:根据设计要求,采用木模板或钢模板,模板接缝严密,防止漏浆。
(3)模板支撑系统加固:对飘出外围1450mm的斜屋面,利用第十五层楼面结构做斜撑并加固顶部排栅支撑。
2. 钢筋施工(1)钢筋绑扎:按照设计要求,进行钢筋绑扎,确保钢筋间距、位置准确。
(2)钢筋焊接:采用电弧焊或激光焊,确保焊接质量。
3. 混凝土施工(1)混凝土搅拌:按照配合比进行混凝土搅拌,确保混凝土质量。
(2)混凝土浇筑:采用泵送设备进行混凝土浇筑,确保混凝土密实。
4. 防水施工(1)基层处理:对屋面基层进行清理,确保基层平整、干净。
(2)防水层施工:按照设计要求,采用防水卷材或防水涂料进行施工,确保防水层厚度和施工质量。
5. 保温层施工(1)保温材料铺设:按照设计要求,采用保温材料进行铺设,确保保温层厚度和施工质量。
(2)保温层固定:采用保温钉或粘结剂进行固定,确保保温层稳定。
6. 装饰施工(1)装饰材料铺设:按照设计要求,采用装饰材料进行铺设,确保装饰效果。
坡屋面混凝土施工工法1.前言随着社会经济的发展,人们追求人居环境的要求不断提高,坡屋顶以其美观的造型、灵活多变的组合方式和良好的排水、隔热保温性能在各类建筑中的应用越来越广泛,而传统的简单木结构坡屋面已经不适应现代建筑的安全功能要求,应运而生的坡屋面混凝土结构也就随之广发应用。
但也因坡屋面不如平屋顶施工方便,坡面振捣困难、不易密实,天窗、通风孔等处因构造复杂,实际防水效果不尽如意,渗漏时有发生。
为有效解决此问题,我们在合欢阳光城工程施工过程中,对坡屋面钢筋混凝土结构的施工施工工艺进行了技术攻关,完成了本工法。
2.特点(1)钢筋混凝土工程结构坡屋面,具有造型美观、排水合理特点,又比传统木结构具有更高安全、耐久性能。
(2)本工法针对坡屋面施工的特殊情况,通过改进施工方法,合理解决了坡屋面混凝土振捣困难、不易密实,钢筋保护层和坡度控制不易的问题。
(3)保证结构施工一次完成,有效减少了返工、修补造成的经济损失,同时加快施工进度和减少垃圾排放。
3.适用范围现浇坡屋面钢筋混凝土结构适用于各类多层住宅、别墅、会所、厂房、仿古、商务建筑等。
本工法适用于坡度在25ْ~75ْ之间的现浇钢筋混凝土结构坡屋面施工。
4.工艺原理4.1采用专用马凳,有效保证钢筋保护层厚度控制准确。
4.2采用专门控制筋,保证坡面混凝土成型几何尺寸准确和构件截面厚度正确。
4.3大坡度屋面采用局部双面支模,既保留了单面支模施工方便的特点又解决了双面支模混凝土下料、振捣不易的特点。
4.4“点触式”振捣混凝土,用振捣器短时间、小面积、密间距插入混凝土直接接触坡面混凝土板底模方法振捣混凝土,保证振捣密实而混凝土不致过多坍塌。
4.5斜绑钢丝网,分块浇筑混凝土,钢丝网斜绑避免网下混凝土镂空形成蜂窝空洞。
5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程:清模,浇水湿模,划分浇筑带→斜绑分块钢丝网、安装浇灌位置控制筋、保护层垫块复位检查→汽车泵将混凝土泵至坡屋面、对称上料→先梁后坡、由左(右)至右(左)、由下至上,用Φ30及Φ50振捣棒专人振捣→人工用铁锹及时向上收灰,补灰,连续浇筑→手提式平板振捣器二次振捣,木抹子配合初步找平→杠尺刮平,向上平行推进一电动抹子找平,斜面拉线厚度控制尺控制厚度→每步浇筑块接槎处理及混凝土初凝前坡面二次搓毛处理→湿水养护5.2操作要点5.2.1.模板制作安装1电脑模拟放线由于坡屋面一般造型复杂,变化较多且多为多面体型,很难在平面图纸中表述清楚。
第23卷第2期2007年10月 山西大同大学学报(自然科学版)Jou rnal of Shanxi Dat ong University(Nat u ral Science) Vol .23.No.2O ct .2007现浇钢筋混凝土斜屋面的设计构造和渗漏防治孙晓霞(大同市建筑设计研究院,山西大同037006)摘 要:设计斜坡屋面结构时,首先应选用合理的结构方案,建立合理的结构模型,尤其是采用PK P M 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量,而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).配筋不当;为了追求建筑形式而将泛水高度过分的降低,使屋面与屋面连接处、屋面与墙身交接处的防水高度,低于下暴雨瞬时积水高度;屋面变坡处、老虎窗与屋面连接处等防水处理不当等都将成为屋面渗漏的隐患.关键词:现浇钢筋混凝土 斜屋面 荷载分量 构造钢筋 渗漏防治中图分类号:T U371 文献标识码:B 文章编号:167420874(2007)022******* 随着经济的发展,生活水平的提高,人们对生活环境的要求越来越高,越来越多造型优美的斜坡屋面建筑如雨后春笋般地出现了.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PK P M 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,搞好这部分的设计、构造、防水处理,是非常重要的.1 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(方案1);二是先做一层水平板做屋面板,倾斜部分按照屋面造型做(方案2).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面积的30%,且高度不能太高.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,然后框架柱延伸或采用梁托小柱支承倾斜部分.在柱网尺寸不太大的时候,顶部直接做成斜板时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.2 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.先说抗震验算.结构方案采用方案1时,抗震验算时顶层层高可取顶层檐口高度和倾斜屋面山尖高度的1/2之和作为该层的结构高度;结构方案采用方案2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.下面是静力计算.这里以四边简支的单向板为例来讨论倾斜构件的荷载特点.对于一个倾斜构件,其荷载g ′+q ′为沿斜向板长每延米的屋面自重(包括防水层、找平层、保温层、结构板自重、板底抹灰等)和使用活荷载的设计值.为计算斜板的内力,应将g ′+q ′分解为垂直与板面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 ′)co s α为荷载,可求得斜板跨中最大弯矩为:收稿日期35作者简介孙晓霞(8),女,山西左云人,学士,工程师,研究方向结构设计8:2007-0-1:197-:.M max =18(g ″+q ″)l ′2=18(g ′+q ′)cos α1cosα=18g ′+q ′cos αl 2=18(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 ′cos α;g +q 为作用于斜板上的计算荷载沿水平方向的荷载集度,g +q =g ′+q ′cosα;α为斜板的倾角.g +q =g ′+q ′cos α,为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(g ′+q ′)/co s α.其中1/co s α水平投影长度为1的斜向板长,可见g +q 即为在单位1水平投影长度范围内作用于斜板上的荷载值.由于PKP M 系列软件中,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PKP M 系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,许多设计者仅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.在设计过程中,采取升、降节点办法,使模型变成坡形,其计算出来的弯矩、配筋等与不降低泛水高度的结果一样.所以,在设计倾斜构件时,应特别注意这个问题.3 倾斜构件的构造要求3.1板的配筋构造由于倾斜构件,尤其是屋面板,结果双向双层配筋很浪费.事实上,倾斜板也可以像水平板一样构造,只是负弯矩筋的长度按规范规定、按板的斜长计算.对于跨度较小的折板,其构造可按以下构造:板厚δ≈5~35Lα;荷载可按g +q =g ′+q ′cos α,计算,跨度可按L =L 0+b 12+b 22,1.05L 0计算.对于跨度较大的板,转折处应加设梁,可按以下构造:板厚δ≈125~135Lcosα;荷载可按g +q =g ′+q ′cos α,计算,跨度可按L =L 0+b 12+b 22,1.05L 0计算.3.2防止开裂的构造当屋面板跨度很大时,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:1)顶层屋面板下满布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;2)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;3)在屋盖的适当部位设置分割缝,间距不宜大于20m;4)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 ,缝内应用防水弹性材料嵌.屋面变坡处、老虎窗与屋面交接处,除按要求配置负筋外,在板面上部板接缝两侧,还应各加<4×200双向钢筋网片,以增强斜屋面板整体刚度,提高抗裂性.在砖混结构中还应注意砌体斜山墙的构造.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和构造柱.通风道与屋面交接处在迎水面中部应抹出分水线,高出两侧30mm.铺贴1.2mm 厚合成高分子卷材或3mm 厚的高聚物改性沥青防水卷材,上抹聚合物水泥砂浆.保证钢筋混凝土屋面板的施工质量模板采用双面支模灌筑混凝土斜板,并将模板支撑牢固,以防走模板的厚度,施工前认真校对检查钢筋型号、规162007年 孙晓霞:现浇钢筋混凝土斜屋面的设计构造和渗漏防治 8121cos..格、数量,防止错用,保证受力筋位置正确.在构造负筋绑扎好后,以免踩低,使之与混凝土形成骨架,以抵抗负弯矩,从而避免表面裂缝的出现.同时还应做好混凝土施工技术管理工作.施工时,水泥、砂、石、水、外加剂等材料要严格按混凝土强度设计的配合比配置;根据施工季节和屋面倾角大小,选择最佳坍落度,并且加强振捣.对已灌筑好的混凝土斜板,应在灌筑10~12h 及时进行浇水养护,保证混凝土处在足够的湿润状态,连续养护期不少于15d ,以提高混凝土斜板抗拉强度及抗裂性能.在北方地区,保温隔热应特别注意,采用方案1时,保温材料一定要采用块材,而不宜采用颗粒现场制作,以防造成保温厚度不均.外露钢筋混凝土构件,应作保温处理,以防发生冷桥.4 结束语 由于斜坡屋面结构越来越多的应运,本着为用户着想的思想,应预防和解决好斜屋面易渗漏的问题.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,考虑整个斜屋面板、板与梁之间相互变形的影响,合理的考虑结构约束形式.采取构造措施,规范施工方法,在美观的同时保证建筑质量.参考文献[1]于庆荣,颜德姮,程文 .混凝土结构[M ].北京:中国建筑工业出版社,1994.[2]G B5001022002.混凝土结构设计规范[S ].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]G B5001122001.建筑抗震设计规范[S ].北京:中国建筑工业出版社,2002.D es i g n an d L eaka ge Pr even t ion of P itched Roofi n g w ith C a st -i n -p l a ceR ei n for ced C on creteS UN Xiao 2xia(Da t ong Institut e of A rchitectura l Desig n,Da t ong Shanxi,037006)Ab stra ct:When designing the struc ture of p itched ro ofing,we should first selec t a sound p lan and set up a g ood structural mode l,e s pecially when we use PKP M (a struc tural de sign s oft w are app licati on ).When we i nput the weight l oads,we s houl d input v e rtical or horiz ontal data i nstead of t he di agona l da t a.If we l ower the wate r line excessively,m aking the waterp r oofing he ig ht l o wer than the ra in re s e rva ti on height,and we do not p rope rly ensure wa terproofingwhe re the sl ope begi ns,where the dor me r connec ts with the roof,leak 2age m ight be a hidden p roblem.Key wor ds:cast -in -p lace re inforced concre te;pitched roofing;weight l oad;structura l st ee l ba r;leakage p revention(上接第59页)The I n stan t Ca rd -Pa cka gi n g M a ch i n e w ith Ultra s on ic TechnologyHAO Q i 2feng(School of Engineering,Shanxi Da t ong Un i ve rsity,Dat ong Shanxi,037003)Ab sta ct:The i nstant card -packaging machine include s a s e t of ultras onic moulds and a sealing rolle r,combining card lam ina ti on manufac turi ng,ca rd l oadi ng,and ca rd seali ng into one st ep,whi ch not onl y l owers the equip m ent inve st ment,but als o inc rease s p r o 2ductivity and i m p roves qua lity .K y ;;f q ;26 山西大同大学学报(自然科学版) 2007年8e w or d s:card -p ack aging m achin es sealing r o ller co st o e u i pmen t th roughp u t。
第三节坡屋顶构造第三节坡屋顶构造一、坡屋顶的组成1.承重结构2.屋面3.顶棚4.保温隔热层二、坡屋顶承重结构坡屋顶承重结构般可分为桁架结构,梁架结构和空间结构:我国坡屋面主要采用桁架结构,故小节以桁架结构为主讲述。
桁架多为三角形屋架,檩条纵向搁置在屋架上或小开间时直接搁置在内、外横墙,使檩条和屋架组成屋面承重结构。
1.檩条的布置及类型2.承檩结构形式1)山墙承檩2)屋架承檩三、坡屋顶屋面构造1.机平瓦屋面机平瓦屋面构造做法:根据使用要求不同,有冷滩瓦屋面,屋面板(木或混凝土板)瓦屋面,纤维板瓦屋面。
基层为屋面板的瓦屋面有木屋面板和钢筋混凝上屋面板两类。
1)木屋面板瓦屋面也称木望板瓦屋面,其构造做法是:先在檩条上铺厚度为15~20mm木板,根据需要也采用拼缝搭接密铺或留缝铺设,然后木板上干铺一层油毡,油毡必须平行于屋脊由下向上压接铺设、以避免雨水渗入室内。
2)纤维板或芦席瓦屋面3)钢筋混凝土板瓦屋面2.机平瓦屋面细部构造1)纵墙挑檐构造2)山墙檐口构造3)天沟和斜沟4)檐口顶棚构造彩色压型钢板屋面防水材料根据其功能构造分为单层彩板和保温夹心彩板。
2)保温夹心屋面板彩色压型钢板屋面金属瓦屋面是用镀锌铁皮或铝合金瓦做防水层的一种屋面,主要用于大跨度建筑的屋面。
彩色压型钢板屋面简称彩板屋面,根据彩板的功能构造分为单层彩板和保温夹芯彩板。
单彩板单彩板屋面大多数将彩板直接支承于檩条上,一般为槽钢、工字钢或轻钢檩条。
檩条间距视屋面板型号而定,一般为1.5~3.0m。
屋面板的坡度大小与降雨量、板型、拼缝方式有关。
一般不小于3°。
保温夹芯板屋面保温夹芯板是由彩色涂层钢板作表层,自熄性聚苯乙烯泡沫塑料或硬质聚氨酯泡沫作芯材,通过加压加热固化制成的夹芯板。
保温夹芯板屋面坡度为1/6~1/20,在腐蚀环境中屋面坡度应≥1/12。
保温夹芯板板缝处理夹芯板与配件及夹芯板之间,全部采用铝拉铆钉连接,铆钉在插入铆孔之前应预涂密封胶,拉铆后的钉头用密封胶封死。
第1篇一、工程概况本工程为某住宅楼,主体十层,坡屋顶,全框架全现浇结构。
一层为矩形框架柱,二至十层多数为异形柱。
主体框架钢筋混凝土工程量较大,施工过程中需严格控制材料储备、技术交底及施工质量控制。
同时,由于高空临边作业较多,应采取相应的防范及保护措施,确保安全施工。
二、施工布置及准备1. 现场材料堆放:针对现场地形及建筑物位置,在住宅楼外围就近设置分区砂石料堆场、钢筋堆场及制作操作平台。
材料集中堆放,减少对周边环境的影响,保证材料质量。
2. 施工设备:由于钢筋混凝土方量大,拟投入TQZ408型塔吊一台、自落式搅拌机两台、钢筋切断机一台。
确保施工顺利进行。
3. 办理手续:动工前按程序办理各项手续,及时进行图纸会审,明确图纸中的疑问。
各分项工程的技术规范要求对各班组进行技术交底。
4. 工人培训:工人进场开工前进行集中教育,发放安全器械,对各班组进行详细的安全交底技术交底,确保工程安全、顺利。
5. 施工放线:施工前进行各控制点引点及放线工作,确保施工精度。
三、施工要求(一)钢筋工程1. 钢筋材料:进场的钢筋按型号分类架空堆放,雨天用油布覆盖。
材料及时报验并监督抽样送检。
2. 钢筋加工:给班组提供精准的材料下料单,对班组制作的钢筋成品及时进行验收。
(二)模板工程1. 模板材料:选用质量合格的模板材料,确保模板的强度、刚度和稳定性。
2. 模板安装:模板安装前,对模板进行清理、打磨,确保表面平整、无杂物。
安装过程中,严格控制模板间距、支撑体系,确保模板安装质量。
(三)混凝土工程1. 混凝土材料:选用符合设计要求的混凝土材料,确保混凝土强度、耐久性。
2. 混凝土浇筑:按照施工方案进行分层、分段浇筑,严格控制浇筑速度,确保混凝土密实。
3. 混凝土养护:浇筑完成后,及时进行混凝土养护,保证混凝土强度、抗渗性。
四、安全措施1. 施工现场设置安全警示标志,提醒工人注意安全。
2. 高空作业时,设置安全防护网、安全带等安全设施。
现浇坡屋顶构造做法
现浇坡屋顶是指在现场浇筑的一种坡度屋顶结构,其构造做法相对简单,施工周期较短,适用于不同形状的建筑物。
其具体构造做法如下:
1. 构造基础:在建筑物的墙体上设置梁板,形成坡度。
梁板上应先预留出水平梁、斜梁和竖向支撑的位置。
2. 安装模板:在梁板上安装模板,模板应按照设计要求设置坡度,并且必须保证模板的水平和垂直度。
3. 配筋:在模板上安装钢筋骨架,并保证钢筋的准确度和连接牢固。
4. 浇筑混凝土:将预制好的混凝土倒入模板中,利用振动器等设备进行震实,确保混凝土的紧密牢固。
浇筑过程中要注意混凝土的均匀性和充实度,以及避免混凝土渗漏。
5. 拆模和养护:混凝土凝固后,拆除模板并进行养护,保持水泥混凝土的强度和耐久性。
现浇坡屋顶构造做法简单,施工周期短,可以大大缩短建造时间和降低成本,同时也可以适应不同的建筑需求,是一种值得推广的建筑技术。
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目录一、编制依据 (2)二、工程概况 (3)三、主要施工方案、施工方法交底 (4)3.1.屋面工程控制要点 (4)3.2.施工组织计划 (4)3.3屋面主体结构施工工艺 (5)四、质量保证措施 (13)4.1.混凝土工程 (13)4.2.钢筋工程 (14)4.3模板工程 (15)五、安全施工措施 (15)六、文明施工措施 (16)一、编制依据1、施工合同要求、施工图纸(蓝图、白图及效果图);2、国家相关规范、技术标准及工程检验及评定标准:《工程建筑标准强制性条文》《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《混凝土结构工程施工规范》GB50666《湖南省住宅工程质量通病防治技术规程》DBJ43/T306-2014《建筑施工手册》;3、湖南省长沙市人民政府有关建设工程管理、市政建设及环境保护等地方性的法规及规定。
二、工程概况该工程为长沙高新控股集团有限公司开发项目,位于长沙市高新区东方红镇,属于低密度住宅项目,多为地下1层,地上2-3层多层住宅,每栋住宅楼由2-3户组成,总建筑面积约18000㎡。
结构形式为框架结构,结构设计使用年限为50年,建筑高度12.59m-15.6m。
建筑防水等级为一级。
基本上均为坡屋面,屋面板厚120mm,局部板厚130mm和150mm,屋脊最高处4m左右。
本工程屋面坡度较大,有二种坡度,分别为30度与45度。
此外斜板底部设有老虎窗,结构较复杂,细部节点较多,施工难度较大。
为了保证屋面造型与设计效果一致,屋面的施工必须严格控制其屋面板、梁等各个细部的标高。
施工中特别要注意梁、板节点的平面位置及标高的处理,以及对现浇坡屋面砼浇筑质量的控制。
此外,由于屋面板坡度较大,混凝土浇筑质量不易保证,也是本工程坡屋顶的特点。
因此施工过程中必须做到施工安全及按图施工,提高工程质量,保障屋面工程的使用功能性良好的原则,依照国家现行施工质量验收规范的标准,进行斜屋面的施工;每道施工工序,严格在管理人员、监理单位的监督下进行,并对每道工序进行检查验收、评审,作出检验记录,并由监理人员签认备案。
一、工程概况本工程为某住宅小区屋面混凝土施工,建筑面积约为15000平方米,屋面结构形式为钢筋混凝土斜屋面。
屋面坡度最小为45度,最大为75度,斜板厚为120mm,采用C25混凝土。
屋面框架梁标高为42.7m,天面坡屋顶标高为46.1m,层高最高为6.3m,最低为2.9m。
二、施工准备1. 施工图纸及规范:熟悉并掌握施工图纸及《屋面工程技术规范》(GB50207-2002)等相关规范。
2. 材料准备:水泥、砂、石子、钢筋、模板、脚手架等材料。
3. 人员准备:组织施工队伍,进行技术交底,确保施工人员掌握施工工艺和质量要求。
4. 施工设备:混凝土搅拌车、泵车、振捣器、切割机、水平尺、钢卷尺等。
三、施工工艺1. 模板支撑系统(1)模板支撑框架梁:采用48mm×3.5mm钢管搭设,脊梁立柱排距600mm,斜板立柱排距900mm。
(2)模板构造:纵向龙骨采用80×80木枋,间距300mm;横向龙骨采用50×100木枋,间距200mm。
(3)模板安装:模板安装应牢固、平整,保证混凝土成型质量。
2. 混凝土施工(1)混凝土配合比:根据设计要求及现场实际情况,确定C25混凝土配合比。
(2)混凝土浇筑:采用泵车输送混凝土,分层浇筑,每层厚度控制在30cm以内。
(3)振捣:采用插入式振捣器进行振捣,确保混凝土密实。
(4)养护:混凝土浇筑完成后,及时进行覆盖保湿养护,养护时间不少于7天。
四、质量控制1. 模板支撑系统:确保模板支撑体系牢固、稳定,防止变形、下沉。
2. 混凝土质量:严格按照混凝土配合比进行搅拌,控制混凝土强度、坍落度等指标。
3. 钢筋保护层:确保钢筋保护层厚度符合设计要求,防止钢筋锈蚀。
4. 施工缝处理:施工缝应设置在结构受剪力较小的部位,处理平整、密实。
五、安全文明施工1. 施工现场设置安全警示标志,确保施工人员安全。
2. 严格遵守国家有关施工安全、环境保护法规,做到文明施工。
坡屋顶建筑的结构设计发表时间:2015-12-02T17:08:27.877Z 来源:《工程建设标准化》2015年8月供稿作者:李佳[导读] 国家林业局林产工业规划设计院坡屋顶作为住宅屋顶中最古老和最传统的形式之一,在世界各地中都占有重要地位。
李佳(国家林业局林产工业规划设计院建筑二所,100010)【摘要】坡屋顶由于结构设计较为复杂,但是保温以及防止渗漏的效果较好,常常被设定为屋顶结构设计的首选,本文重点对坡屋顶的的结构设计进行了详细的分析,供相关设计人员参考。
【关键词】坡屋顶;建筑;结构;设计一、前言建筑屋顶的结构设计和建筑的通途有很大的关系,关于坡屋顶结构设计和当地的环境以及建筑的用途有直接的关系,本文重点对影响坡屋顶设计的因素进行了详细的分析。
二、坡屋顶的构成坡屋顶作为住宅屋顶中最古老和最传统的形式之一,在世界各地中都占有重要地位,其发展从最初的满足人类的生理需求到现在成为具备实用与美观一体化的建筑构件。
住宅建筑中的坡屋顶主体主要由屋面、屋檐和屋脊构成。
1、屋面屋面作为坡屋顶的主要部分,其形式对于坡屋顶的整体形态非常重要。
不仅讲究外观性,屋面还对坡屋顶下部使用空间起防风挡雨和保温隔热的保护作用。
坡屋顶的形式非常多样,主要由直坡顶和曲面坡顶相组合构成。
直坡顶指的是屋顶表面由直平面构成,其作为住宅建筑坡屋顶最基本的形式,外观朴素大方,构造形式也比较简单。
曲面坡顶指的是屋顶表面由曲面构成,虽然其构造较直坡顶复杂,但是具有很强的构造性,其形式复杂多变、生动有趣。
2、屋檐屋檐指的是屋面和外墙顶端相结合伸出的部分,它的主要作用是对于屋面的雨水进行排出,从而起到保护墙面的作用,其形式对于整个屋顶轮廓的构成形式非常重要。
在屋檐的设计构造上,分为出挑和不出挑两种设计。
3、屋脊屋脊指的是屋面与屋面之间相交形成的部分,这里需要注意的是,在相交部分很容易造成漏水现象,所以在进行住宅建筑设计时要强化这一部分的施工。
钢筋混凝土坡屋顶的结构设计近几年,钢筋混凝土坡屋顶的应用已经十分广泛,其正确设计方法的研究确立非常迫切其目标可以是取消或减少屋顶内的梁柱,实现大空间,让屋顶板下整洁干净除给结构专业本身带来效益外,还能给建筑专业的设计开拓新余地,最终让广大用户房地产开发商受益,其意义深远常见的实际工程,设计者在计算的力学模型中,往往把坡屋顶看成垂直投影下的平面梁板,或把平脊斜脊轮廓线当成框架盲目地加梁斜柱事实上,对于一般方形平面的房屋,双坡多坡屋顶的受力状态与拱壳结构类似平脊斜脊的横断面都是人字型的折板,无论是否布置梁柱,其脊线的变形形态根本不同于框架上述做法都会使计算结果与真实的结构内力大相径庭在施工过程中,屋脊梁板斜交处模板形体复杂,多种角度的钢筋交错重叠,安装浇注都很困难这些在工程中也很常见,是典型的画蛇添足有学者运用弹性薄壳理论的数学物理方法,分析折板屋盖的内力变形,揭示了在底座四周边既无水平外涨又无竖向沉降位移情况时的竖直荷载效应规律[2][3][4],在一定程度上体现了拱壳的特点然而,假定这样的边界条件,与一般工程的实际情况相差甚远,掩盖了屋檐纵向跨中有沉降,底边缘承受拉力的根本特点,所以不能用于一般工程设计二.本文方法概述对于一般常见的跨度,本方法取消屋脊梁,基本不加腋但在周边屋檐下要设框架梁或圈梁兼窗过梁对于平面为长矩形的多开间多柱情况,在建筑专业布置有横隔墙的每对中间柱之间在进深方向设置宽度同墙厚,可藏砌在墙里的拉梁除跨度较小的情况外,拉梁上方有双坡贴板屋面斜梁对于住宅,如果建筑专业需要,可争取实现在每户范围内顶棚无梁外露,见图1类似桁架理论,本方法强调利用构件轴向力效应,但与桁架的区别在于内力分布不仅沿杆单根轴线而且还沿板平面一般每块板都具有折板的受力特征,在承受屋面重力风力地震荷载,造成顺沿板平面的内力分量时,每块板都相当于有加强翼缘的薄壁梁纵向支座之间由拱壳效应产生的板的横推力就是靠薄壁梁的抗弯反力水平分量平衡的在板承受上述荷载的垂直分量时,每块板就相当于有嵌固边的多边支承板本方法的设计要点,就是有意识地建立完善坡屋顶的拱折板体系,在屋檐标高处用尽可能少的水平拉梁平衡斜板的水平推力其计算方法可分为手算法和计算机法,本文重点讨论手算法手算方法取坡屋顶的单坡板作为隔离体,通过近似地整体分析,简化确定板的边界条件,求解顺沿平面垂直平面两种荷载效应,在直法线假定下对各种内力线性叠加,检验稳定,综合配筋本方法追求可操作性,用一般工程师相对熟悉的计算步骤解决较复杂的问题本文的方法适合于框架结构,稍加变通也适用于砌体结构或框剪剪力墙结构一般拱结构具有良好的抗地震性能,只要设计得当,坡屋顶也如此本文采用伪静力方法分析地震力效应三.坡屋面板作为薄壁梁,对顺沿平面荷载的效应进行分析和设计首先针对图1.的横剖面I-I,即位于一对长向梯形板12的等宽度矩形部分进行分析作为近似计算,假定其顺沿平面荷载沿长向是常数,这正如四面支承的矩形平板可以被简化为单向板的情形一样我们取沿长向为一单位宽度的窄条结构作为分析对象,采取了图2的两铰拱模型图2右支座处的竖连杆代表屋檐梁的支承作用,而斜连杆则代表板本身的薄壁梁反力效应,是虚拟的,近似等效的(其作用的真实位置应是分布在斜板内),我们在此要求解两个支座反力因为工程实物的总压力是通过板2及屋檐梁传递到两端柱上的,所以两杆支反力数值可以分别被看作为板2承受的顺沿平面荷载及屋檐梁承受的竖向压力荷载下面给出各种工况下板2右端两种连杆支反力表达式,因模型取单位宽,所以其结果除屋面有集中质量情况外均为线均分布荷载它们均由N表示,其英文下脚标sb分别表示顺沿平面作用于屋顶板及竖直作用于屋檐梁,gwe分别表示重力风压及水平地震作用,dc分别表示分布集中荷载或作用公式中h表示各板厚度,g为重力加速度,a为屋顶处的水平地震加速度设计值,Wk表示风压的标准值m加下脚标表示各编号斜板的单位面积的分布质量集度,m加英文下脚标表示各位置集中物质量对于两坡对称的情况,它们的公式可以更简洁图2a表示承受竖向重力荷载情况,各项对应的公式为(1)至(4):图2b 表示承受风荷载的情况,各项对应的公式为(5)(6):图2c表示承受水平地震作用的情况,各项对应的公式为(7)至(10):当按抗震设计规范要求进行竖向地震力计算时,其计算公式大体同重力作用公式(1)至(4),只要把重力加速度g换成竖向地震加速度av 计算即可上述公式适用于图2的右支座,当将两板数据对调时也适用于左支座对于多坡屋顶的端部三角板,作为简化近似计算,我们假定两种线均分布荷载仅由本板屋面的几种荷载效应产生现截取图1的II-II剖面来分析长向梯形板2的端部三角区,假定结构大致对称,取结构的一半建立模型,见图3因为与其相连的端部三角形板3平面内抗侧移刚度很大,因此假定模型左支点即构件中央沿左右方向不能移动板中央竖向刚度小,在一般重力荷载大致对称的情况仅可能发生中点上下移动,因此模型中间采用上下平行的双连杆连接风荷载地震作用一般在两坡呈近似反对称,因此在板模型中央采取不动铰支座,允许转动并把侧向力传给板3的边梁板2三角区下的屋檐梁竖载及板本身顺沿平面荷载分布均是图1所示的以x为自变量的函数,设II剖面位置距端部为x0,则图3中斜坡的水平长度应为y0=x0L2/L3式(11)至(14)为三角区承受竖向重力情况沿x方向任意位置的两种分布荷载值,其中h3 应为板3的竖直剖切厚度对于风荷载及地震作用效应,简图可近似取图3b3c,用结构力学方法求解,但过程繁琐且合理程度有限与重力荷载效应相比,风地震效应显然是次要的加之三角板面积小,作为近似计算,如直接采用双坡矩形板的计算结果,比较方便且不会明显浪费求解端部三角板3的两种分布荷载,方法与长向梯形板的三角区的解法相同,只要将图1所示的x与yL2与L3互相颠倒即可,实际剖面为图1中的III-III图4为图1所示屋顶斜板的直立展开平面图,及承受组合值荷载(其作用的真实位置应是分布在板内而不是集中在上边缘线上)的简图,用来分析斜板平面内力及柱支座反力图中斜边恰是斜屋脊,相当于加强边框,类似桁架的上弦斜杆,与下边缘组合,能构成暗桁架体系;而长向梯形板内的矩形部分可以被看成薄壁梁,也可以看成桁架因此,我们称屋面板在平面内形成了薄壁梁-桁架体系,在混凝土理论里,梁与桁架之间并没有天然的鸿沟对于这样的联合体系,要准确手算内力支座反力比较烦琐,也没必要因为一方面,跨数多抗弯刚度大的结构对于支座不均匀沉降十分敏感,须多留安全储备;另一方面由于它截面很高,通过加大配筋量来提高承载力对成本影响并不大具体算法就是:单跨斜板按简支计算;多跨连续斜板的弯矩剪力支反力用可能的上限数值控制办法取值各跨正弯矩按简支计算,中间支座处两侧剪力负弯矩及支反力按在本支座连续两邻端铰支,左右两跨长均取两跨中最大跨距计算,边跨边支座剪力即支反力按本跨简支计算这样各位置的各种内力的安全度得到程度不均匀的扩大,因此在以后步骤中还应适当再调整无论是板的三角部分还是矩形部分,薄壁平面内抗弯的受力筋都可以按弯矩对板上下端距离的合力点取矩的方法计算,配在屋檐或屋脊笔者认为没必要按受弯构件的最小配筋率来控制配筋量三角板的上边框相当于斜支杆,能整体抗剪在认为其端部可能薄弱时,可适当补强其下面的屋檐梁配筋在薄壁的矩形部分如果抗剪需配箍筋,应迭加到板筋(在后有述)中,一般没必要刻意在假想腹杆位置加强配筋四.拉梁与屋檐梁的计算和设计图1柱处标注了斜板计算得到的支座反力及它们的水平竖直分量,水平分量为总反力乘以倾角的余弦以柱A处为例,RA2中第一个下脚标A表示柱编号,第二个下脚标2表示本反力由板2产生它的水平分量RA2H 要靠三角板3下的屋檐梁平衡中间支座反力的水平分量,应由进深方向两柱间的水平拉梁来平衡这时,拉梁与上方的斜梁构成了三角形刚结拱架因反对称荷载的存在,作用于两侧柱的反力水平分量可能不一致,拉梁拉力应取平均值考虑支座可能的不均匀沉降影响,拉梁的水平设计拉力值应适当宽裕屋檐边梁一般承受四重内力:第一为上述水平拉力,第二是作为斜屋面板的翼缘在板平面内受弯时它产生的轴力,第三是作为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,实际受力就比承受按单向板计算的Nb荷载情况小,第四是框架侧移效应内力应线性叠加,综合配筋在荷载重跨度大倾角小的场合,应作受拉梁的抗裂验算,适当加大断面,用细钢筋包括边梁在内的拉梁钢筋端部应采取两段弯折锚固,尤如L字的右下端再加一长为10d的弯段,弯折135度角,并把与拉梁相交的柱竖筋兜在弯折阴角内本文取图1的模型作为算例,不计老虎窗,四坡屋面倾角均为35 o,屋面板各边长展开尺寸见图4板单位面积质量集度(包括全部永久荷载)为350 kg/m2,检修活荷载0.50 kN/m2,风压标准值迎风面为0.21 kN/m2,背风面为-0.45 kN/m2,屋顶水平地震加速度设计值为0.1g按规范对承载能力极限进行计算,分别考虑有无地震作用情况的荷载效应基本组合设计值,本算例经比较采用无地震力的组合各位置的计算荷载内力结果见表1:五.坡屋面板作为多边支撑板,对垂直屋面的荷载效应进行分析和设计折板结构具有板架合一的特点:一般每对相交的斜板都是互相提供支承的,转折线两侧互相刚结的板可绕转折线微小转动并传递分配弯矩在控制荷载即重力作用下,在两坡几何荷载大致对称的场合,对称轴转折处基本不出现转角,可近似视为板的嵌固边在屋檐处板如果向梁外悬挑出一定距离,梁内侧的板也会形成负弯矩加之长屋面板在板下的斜梁处与邻跨板连续,这些都可近似地作为板的嵌固边处理对于水平地震荷载这样的反对称荷载,平屋脊应按铰对待,但它往往不是控制荷载板弯矩最后设计值应是各种工况不利组合的线性迭加,从横剖面方向看板应按压弯构件配筋借鉴兼顾混凝土深梁对构造的要求,板上皮的负弯矩钢筋应全部或每隔一根整跨拉通,因为它们同时担任着深梁的分布腰筋或箍筋板内垂直于屋檐的底筋负筋按各自的计算需要量,再迭加箍筋需要量后仍可能上下用量不同这种情况两侧箍筋在檐边无法按U字型底部连通,可分别向上下弯折成L形,折段长可同板厚斜板的转折相交节点,应适当加强考虑构造简洁,建议采用图5所示的大样构造,在阴角不受拉的情况,不加腋为保证全部钢筋的准确安装就位,可在图示的加强钢筋处加少量的带支架的菱形箍筋与加强筋先形成定位骨架,让后装的两坡板钢筋绑扎其上设计者应该用立体几何的方法准确计算菱形箍筋各肢边长度,给出成型大样施工图六.坡屋面开窗开洞的计算处理设图6中的板开有宽b,高h0的方洞,假定总体计算得到洞中心处的顺沿平面弯矩剪力分别为MV,按空腹桁架计算方法,洞中部可有:其中I1I2 I分别表示上下板肢的截面惯性矩和双肢截面惯性矩而洞口边缘弯矩为:在洞口不太大靠近总体的中性轴的大多数情况,按无洞情况设计的配筋在开洞后仍能满足平面内的受力计算要求一般老虎窗窗体突出屋面,其中一立面有开洞立窗,在其它立面有混凝土板封闭在分析屋面板垂直板面荷载效应时,与无窗洞的屋面板相比,窗立板增加了荷重窗体立剖面的折板形态使其较无洞屋面板减小了抗弯刚度,但洞边与剖面平行的竖板又局部地增加了抗弯刚度在无竖板的立窗下边应有上翻梁,以增大求得洞口周边刚度接近这样,可以暂时忽略板刚度的变异,根据实际荷载尺寸边界条件按实体板计算正负弯矩,再处理节点应指出,在板的反弯线附近是布置屋面斜板洞边的最理想位置,尤其在开立窗的一面,因为它垂直方向的弯矩传递路线被切断如果在屋檐梁处屋面板无向外的悬挑部分,板实际受力反弯线就靠近屋檐梁,逆之亦真,为此应争取建筑师在确定老虎窗位置时适当关照在洞边远离反弯线时,窗侧壁与屋面板的相交折板就要承受和传递弯矩,但与无洞板相比,其能力总会削弱,其节点就成了薄弱部位为了祢补判断计算的偏差,两种板均可双面配筋当洞口小于反弯线范围时,应加大周围负筋以保障板总的承载能力为保证板内钢筋准确就位,也应采取类似图5那样的定位箍筋和纵筋构成骨架箍内底纵筋应为加强钢筋,端部伸过洞口拐角应超过一个锚固长度,以克服洞口四角底边的拉应力集中七.屋面斜板的稳定在我国的V形折板结构设计规范[8]中,防止两侧翼板发生局部失稳的方法是限制其宽厚比值,这个规定来自运用各向同性薄板的屈曲理论的分析在研究翼板外边失稳临界状态时,翼板的支承条件设定为外边自由内边固定,前后两边铰接,在板承受弯曲应力的情况,求解与受压边的临界压应力相对应的宽厚比当混凝土等级为C30时,宽厚比b/t的理论限值应为47,对非予应力情况规范取值为35混凝土的弹性模量和其强度等级并不是线性关系,如用高强混凝土需另行研究在实际坡屋盖中,只有长向连续板的中间支座处外板边才可能受压而这里恰恰与贴板屋面斜梁水平拉梁浇注在一起,没有侧翻外涨位移的可能折板规范限定的跨度为21m,而屋顶下的纵向柱间距一般远小于此与板成为一体的屋檐梁改变了板的边界条件,抗失稳作用也很大对于其它位置的斜板纵向受压边缘,也可适当设置扶板边梁,这些都可获得超出规范规定的富余安全度考虑到板在平面内还有剪力,同时垂直方向的荷载造成了出平面效应,所以对于稳定安全度的掌握还应谨慎本文建议斜板厚度不要小于短向跨度的1/35,这也正符合一般承压双向板设计经验混凝土等级应在C25至C35之间,钢材应为I或II级八.形体复杂的坡屋顶遇到由更复杂的空间几何板件组合成的坡屋顶时,要完成从局部到整体,再回到局部的归纳分析过程要把一些相邻但可能是零碎的小板件合并成周边基本在一个平面上的复合大板,参与整体的拱折板分析,再利用整体分析结果作为边界条件来计算它所包含的小板件和它们的相互连接节点每块复合大板自身必须稳定,有足够的刚度和强度在某些不便布置水平拉梁或者两坡边柱不对位的场合,也可以利用升到屋檐标高与其方向垂直的剪力墙,或者侧刚度足够的框架柱来平衡屋盖推力九.坡屋顶局部结构的计算机计算方法及全结构总体电算任何具有斜板薄壳单元和杆件单元的有限元结构计算软件,均可以胜任坡屋顶的计算壳单元的每个节点具有三个膜自由度和三个板自由度,可以同时分析板平面内及出平面内力效应然而目前某些流行的空间结构有限元电算程序,虽然有壳元模型,但某些不能处理斜板,某些不能对同时存在的平面内外两种应力状态综合配筋,都不够完善随着建筑构造日趋多样复杂,空间斜板问题会经常遇到这类软件应该再扩充其前后处理功能,对壳单元刚度矩阵及荷载向量进行自由度的方向转换,进而能分析空间斜板,针对砼的空间应力状态综合配筋在根本的意义上讲手算方法与有限元方法是相通的,但结果一粗一细可能相差较远只要按照本文概念布置屋顶构件,再使用这样的软件计算,就可快捷高精度地实现完成本文目标从屋檐到屋脊的标高范围,整个屋顶层的抗侧移刚度较下层突变,集中质量比下层小,这种情况在整个房屋的整体计算中用一般的框架模型不易模拟在高层结构的地震情况,由于高振型反应即鞭梢效应的影响,本层地震侧向力可能异常,对以下几层也有影响因此,在屋顶局部手算的场合,在对整体结构进行电算分析时,建议屋顶层采用斜杆斜支模型,以减少对总体结果的失真影响如果采用有空间斜板处理功能的软件,坡屋顶用壳单元建模,就可以从上到下一气呵成顶部结果可直接用,对总体的失真影响也不复存在十.结语1)与本项研究有关,混凝土斜板边梁不同方向的内力叠加配筋,及斜板稳定对开洞的限制等都有待深入研究类似的典型问题有高层结构转换层楼板箱型基础中的箱侧面壁板,它们的研究成果都可以用来借鉴对工程实物进行应变观测是重要的研究方法;有限元电算分析将更会因经济实用而流行目前社会上现存竣工的坡屋顶,无论设计者主观采用的是什么样的假定和分析方法,配筋是否合理,只要在总体结构布局的客观现实上形成了空间折板拱体系,它们目前的工作状态都可以用来总结借鉴2)这种结构形式给建筑师对楼顶层利用的设计构思开辟了新天地,并影响着人们的生活习惯它带来的经济社会效益会逐渐显露,但需要建筑结构专业人员密切配合,需要人们认识和宣传,甚至需要房地产管理政策等多方面的支持对于结构专业,本方法难度较大,某些具体细节目前无规范可依,需设计者对知识的综合运用能力这是结构人遇到的挑战,也正是快乐所在参考文献[1]Francis D.K.Ching A Visual Dictionary of Architecture, International Thomson Publishing Inc. 1997.[2]江清风:四边简支方形双向折板的内力,土木工程学报,1987年第2期[3]赖远明张肇新:周边简支组合折板屋盖的挠度和内力,土木工程学报,1992年2期[4]赖远明:简支平顶四坡折板屋盖的内力和挠度,土木工程学报,1995(1)[5]李开禧崔佳等:关于雁形截面梁的局部稳定问题,建筑结构,1996年第1期[6]中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部:多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE用户手册及技术条件[7]陈醒辉林元坤等:V形折板屋盖设计中的几个计算问题,空间结构论文选集,中国土木工程学会桥梁及结构工程学会空间结构委员会编,科学出版社,1985[8]现行建筑结构规范大全(3),中国建筑工业出版社,2002文章评论。