專利名稱：一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，具體地說，它涉及一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂?shù)脑O(shè)計方法。
背景技術(shù)：
近幾年，鋼筋混凝土坡屋頂?shù)膽?yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但無統(tǒng)一方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前最常見的設(shè)計問題是結(jié)構(gòu)布局不合理，既導(dǎo)致構(gòu)件龐雜、浪費(fèi)，又嚴(yán)重影響了用戶對屋頂?shù)氖褂?。在結(jié)構(gòu)布置上，設(shè)計者往往按標(biāo)準(zhǔn)層的布局，把平面內(nèi)部的墻、柱也統(tǒng)統(tǒng)升到屋頂；在計算的力學(xué)模型中，往往把坡屋頂看成垂直投影下的平面梁板，或把平屋脊、斜屋脊輪廓線當(dāng)成框架桿件(梁、斜梁或斜柱)盲目地按框架建立計算模型。事實上，對于一般的房屋，雙坡、多坡屋頂?shù)氖芰顟B(tài)與拱、殼結(jié)構(gòu)類似。平屋脊、斜屋脊的橫斷面都是“人”字型的折板，無論是否另布置梁、柱，其脊線的變形形態(tài)根本不同于框架梁、柱桿件。上述做法都會使計算結(jié)果與真實的結(jié)構(gòu)內(nèi)力大相徑庭。在施工過程中，屋脊梁、板斜交處模板形體復(fù)雜，多種角度的鋼筋交錯重疊，安裝、澆注都很困難，嚴(yán)重影響進(jìn)度和質(zhì)量。
有文獻(xiàn)記載過“幕結(jié)構(gòu)”，可見[1]清華大學(xué)土建設(shè)計研究院編郝亞民主編《建筑結(jié)構(gòu)形式概論》，清華大學(xué)出版社，1982，實際為砼坡屋頂。但此種結(jié)構(gòu)不適合大尺度、很狹長及多轉(zhuǎn)角、有拐彎的復(fù)雜平面形式。在設(shè)計計算領(lǐng)域，有學(xué)者運(yùn)用彈性薄殼理論的數(shù)學(xué)物理原理，給出分析矩形折板屋蓋內(nèi)力、變形的方法，如[2]江清風(fēng)四邊簡支方形雙向折板的內(nèi)力，土木工程學(xué)報，1987年第2期。[3]賴遠(yuǎn)明、張肇新周邊簡支組合折板屋蓋的撓度和內(nèi)力，土木工程學(xué)報，1992年2期。[4]賴遠(yuǎn)明簡支平頂四坡折板屋蓋的內(nèi)力和撓度，土木工程學(xué)報，1995(1)。但他們揭示的僅是在底座為剛性，四周邊既無水平外漲、又無豎向沉降位移情況時的豎向荷載效應(yīng)規(guī)律，雖所算得的屋脊附近的應(yīng)力在一定程度上體現(xiàn)了拱、殼的特點(diǎn)，但假定這樣的邊界條件，與一般工程的實際情況相差甚遠(yuǎn)，掩蓋了屋檐縱向跨中沉降、外漲，底邊緣承受拉力需大量配筋的這個根本特點(diǎn)，隱藏著巨大隱患，所以不能用于一般工程設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂?shù)脑O(shè)計方法，該方法適應(yīng)大尺度、狹長、復(fù)雜平面，完全取消屋蓋下屋檐梁平面以內(nèi)的墻、柱，及建筑專業(yè)希望取消的梁，讓屋頂板下整潔、干凈、美觀，方便使用，節(jié)約投資、縮短工期。
本發(fā)明的一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼墻、柱或砌體墻上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；除屋檐邊梁位置外，在其平面內(nèi)部不布置砼墻、柱而形成屋檐標(biāo)高以下的大空間；在屋檐邊梁處沿梁間隔設(shè)置抵抗水平推力的抗推構(gòu)件。
本發(fā)明除屋檐邊梁位置外，在其平面內(nèi)部不布置砼墻、柱。這就能使房屋橫向無支承跨度達(dá)15m以上；其長度可以在溫度膨脹、伸縮允許范圍以內(nèi)不受限制，并適應(yīng)任意的轉(zhuǎn)角、拐彎復(fù)雜平面。所述的抗推構(gòu)件可以為連接平面兩側(cè)屋檐梁的水平拉梁，這適合建筑專業(yè)在內(nèi)部要求布置橫隔填充墻或砌體墻的情況。把拉梁設(shè)置并藏砌在橫隔填充墻或砌體墻其中，這完全滿足了建筑對美觀、適用的要求。在建筑專業(yè)不希望設(shè)置水平拉梁的情況，抗推構(gòu)件也可以是在屋檐梁下設(shè)置的抗推墻柱(即砼墻或柱)，這也保證了大空間的實現(xiàn)。對所述的抗推構(gòu)件的截面尺寸及其到屋檐邊梁端點(diǎn)的距離、它們之間的相互距離，在采用計算機(jī)的有關(guān)結(jié)構(gòu)的有限單元法軟件計算確定，及計算所有構(gòu)件截面、配筋時(屬常規(guī)計算)，要使用“殼單元”模擬屋面板。使計算結(jié)果更精確，設(shè)計過程簡單易學(xué)。在無條件使用計算機(jī)的情況，在求解確定抗推構(gòu)件的截面尺寸及其到屋檐邊梁端點(diǎn)的距離、它們之間的相互距離時，及計算所有構(gòu)件截面、配筋時(屬常規(guī)計算)，將屋面板所承受的荷載、作用及其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)分解為順沿板面和垂直板面的兩種分量分別求解，再線性疊加，避免了板殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微分方程求解。所述的坡屋面板上設(shè)置有貼板斜梁，能加強(qiáng)板的穩(wěn)定。
由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，除節(jié)約投資約10％、縮短屋蓋工期約30％、給結(jié)構(gòu)專業(yè)本身帶來效益外，還能給建筑專業(yè)的設(shè)計開拓新余地，讓用戶得到可自由使用的大空間，可利用的空間增加約一個標(biāo)準(zhǔn)層的35％、達(dá)到了預(yù)想不到的效果。


圖1為采用本發(fā)明一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法設(shè)計的房屋的屋蓋下設(shè)置的抗推構(gòu)件拉梁和墻或柱的平面示意圖。
圖2為采用本發(fā)明一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法設(shè)計的四坡簡單情況屋頂?shù)牧Ⅲw簡圖。
圖3為針對圖2所示的I-I剖面分析重力荷載效應(yīng)的計算簡圖；圖4為針對圖2所示的I-I剖面分析風(fēng)荷載效應(yīng)的計算簡圖；圖5為針對圖2所示的I-I剖面分析地震水平作用效應(yīng)的計算簡圖；圖6為圖2所示的屋頂梯形斜板2的直立展開立面圖，即作為薄壁梁承受組合值荷載的計算簡圖；圖7為圖2所示的屋頂三角形斜板3的直立展開立面圖，即作為薄壁梁承受組合值荷載的計算簡圖。
圖8為采用本發(fā)明方法的實施例1的屋頂設(shè)計平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為采用本發(fā)明方法的實施例2的屋頂設(shè)計平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖9所示的結(jié)構(gòu)中檐口與下層樓板的關(guān)系；圖11為圖9所示的老虎窗的剖面圖；圖12為采用本發(fā)明方法的實施例3的屋頂設(shè)計平面結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式
本發(fā)明的一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼墻、柱或砌體墻上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；在屋檐邊梁處沿梁間隔設(shè)置抵抗水平推力的抗推構(gòu)件。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的特征實施方式做進(jìn)一步的說明如圖1、2所示在屋檐邊梁處沿梁間隔一定距離設(shè)置抗推構(gòu)件，即視建筑專業(yè)給定的條件，在平面內(nèi)部在屋檐邊梁的標(biāo)高間隔設(shè)置水平拉梁5連接兩側(cè)屋檐梁4，或者在屋檐梁下即外墻處間隔設(shè)置抗推墻柱6(可以是砼短肢剪力墻或小墻肢或框架柱、異形柱，L型或T字型斷面的墻、柱應(yīng)有較長的墻肢垂直于屋檐邊梁，一字型墻或矩形斷面柱應(yīng)使其斷面的較長方向垂直于屋檐邊梁)?；蛘咄瑫r在不同位置分別設(shè)置水平拉梁5和抗推墻柱6，與屋檐邊梁4共同抵抗屋面斜板的水平推力。抗推墻柱同時還擔(dān)負(fù)普通墻、柱的承重、抗風(fēng)、抗震作用，按各種效應(yīng)需要統(tǒng)籌布置?？雇茦?gòu)件5或6的間距及到屋檐梁端部的距離，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算，綜合各種因素確定要考慮、適應(yīng)建筑專業(yè)的要求，在樓房情況要盡量與下層的墻柱對齊，計算重力荷載、風(fēng)荷載及地震作用，滿足結(jié)構(gòu)物(包括屋頂斜板及抗推構(gòu)件)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定及延性(抗震情況)的要求，并使成本較低，可在房屋的進(jìn)深即跨度尺寸的0.8～1.2倍范圍初步試算，然后再調(diào)整。在采取抗推墻柱的情況，抗推墻柱的剛度很重要?？雇茐χ敹说氖芡莆灰圃叫?，就越可以減小屋面斜板的厚度和所需鋼筋，控制裂縫。其內(nèi)力可通過通常的超靜定計算確定。當(dāng)某位置建筑專業(yè)限制該位置的墻、柱斷面長度以至于剛度不足時，這里的柱就不能當(dāng)作抗推構(gòu)件使用而只能做為一般承重的普通墻柱，而只能另加抗推構(gòu)件拉梁，如圖2中的節(jié)點(diǎn)B處柱為普通墻柱7，上方另有拉梁5。墻、柱的剛度是否足夠勝任“抗推”的判斷，應(yīng)依據(jù)計算的柱頂位移、屋面斜板及柱本身的強(qiáng)度、裂縫寬度是否滿足規(guī)范確定、或依按此原則逐漸積累的經(jīng)驗確定。對于簡單的矩形平面屋頂如圖2，四角處的屋頂板水平推力均可由兩個互相垂直的屋檐邊梁抵抗，因此角柱可以布置普通墻柱。圖1、2均表示屋蓋下設(shè)置的抗推構(gòu)件拉梁和抗推墻柱(剪力墻或框架柱)混合布置的示意圖。在不影響建筑外觀的情況，尤其在設(shè)置屋檐梁的水平拉梁的情況，可在其上方設(shè)雙坡貼板屋面斜梁9(可藏砌在隔墻里)，能為屋面板提供中間支承，提高屋面板的穩(wěn)定性，而減小板厚。在有雙坡貼板屋面斜梁，且其間距不超過21m的情況，屋面斜板厚可取房屋的進(jìn)深即跨度尺寸的1/70，否則應(yīng)加厚并驗算穩(wěn)定。本方法屋頂斜板傾角適應(yīng)的合理、經(jīng)濟(jì)范圍為25度～45度，所述的傾角為屋頂斜板與水平面之間的兩面角。
對于矩形平面的簡單情況，要求解抗推構(gòu)件的截面尺寸及其到屋檐邊梁端點(diǎn)的距離、它們之間的相互距離時，就必須先求解屋面板內(nèi)力和支座反力(即對抗推構(gòu)件的推力)，同時計算所有構(gòu)件截面、配筋。這時應(yīng)按直法線假定原理將屋面板所承受的荷載、作用及其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)分解為順沿板面和垂直板面的兩種分量分別求解，再線性疊加?？梢圆捎煤喴讓嵱玫氖炙惴椒?，其步驟結(jié)合原理敘述如下步驟A將坡屋面板作為薄壁梁，對順沿板面荷載的效應(yīng)進(jìn)行分析1.首先求出圖6、圖7所示的頂部荷載Ns畫出屋頂被計算處的剖面計算簡圖，對于圖2所示的簡單情況，對應(yīng)重力荷載、風(fēng)荷載、地震水平作用的剖面I-I計算簡圖分別為圖3、圖4、圖5，其中支座處豎直、傾斜兩種連桿支反力數(shù)值可以分別被看作為屋檐梁承受的豎向壓力荷載及斜板承受的順沿板面荷載。下面給出各種工況下板2右端兩種連桿支反力表達(dá)式，因模型取單位寬，所以其結(jié)果除屋面有集中質(zhì)量情況外均為線均分布荷載形式。它們均由N表示，其英文下腳標(biāo)s、b分別表示順沿板面作用于屋頂斜板用于屋頂板設(shè)計、及豎直作用于屋檐梁用于屋檐梁設(shè)計。g，w，e分別表示重力、風(fēng)壓及水平地震作用，d，c分別表示分布、集中荷載或作用。公式中h表示各板厚度，g為重力加速度，a為屋頂處的水平地震加速度設(shè)計值，Wk表示風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)值。m加數(shù)字下腳標(biāo)表示各編號斜板的單位面積的分布質(zhì)量集度，m加英文下腳標(biāo)表示各位置集中物質(zhì)量。至于板1左端兩種連桿支反力，可用同樣的公式，將板1、板2的各種參數(shù)相對調(diào)換即可求解。
本方法的計算公式由結(jié)構(gòu)力學(xué)推導(dǎo)，屬常規(guī)結(jié)構(gòu)力學(xué)計算。
圖3表示承受豎向重力荷載情況，圖中q1=m1·gcosα,q2=m2·gcosβ]]>pa＝ma·g pb＝mb·gPa、Pb分別為板1、2上的集中質(zhì)量物體的重力；L1代表板1的屋檐邊梁到屋脊8的水平距離；L2代表板2的屋檐邊梁到屋脊8的水平距離；B代表房屋的跨度。
各項對應(yīng)的公式為(1)至(4)Ngbd=L1gh23(m2cosαL22-m1cosβL12)8L2cosα(h13L2cosα+h23L1cosβ)+3m2gL28cosβ---(1)]]>Ngsd=m1gcosβL12+m2gcosαL2(2L1+L2)2sinβcosαcosβ(L1+L2)-L1gh23(m2cosαL22-m1cosβL12)8L2sinβcosα(h13L2cosα+h23L1cosβ)-3m2gL28sinβcosβ---(2)]]>Ngbc=mbL1Lb(L2-Lb)(1+LbL2)-maL2La(L1-La)(1+L2L1)2L22(h13L2cosα+h23L1cosβ)gh23cosβ+mbg(L2-Lb)[2L2-Lb(1+LbL2)]2L22---(3)]]>Ngsc=magLa+mbg(L1+L2-Lb)(L1+L2)sinβ-mbL1Lb(L2-Lb)(1+LbL2)-maL2La(L1-La)(1+LaL1)2L22sinβ(h13L2cosα+h23L1cosβ)gh23cosβ]]>-mbg(L2-Lb)[2L2-Lb(1+LbL2)]2L22sinβ---(4)]]>圖4表示承受風(fēng)荷載的情況，各項對應(yīng)的公式為(5)、(6)Nwb=:L1h23(wk2cos2αL22-wk1cos2βL12)8L2cos2αcosβ(h13L2cosα+h23L1cosβ)+3wk2L28cos2β---(5)]]>Nws=[wk1L122cos2α+wk2L222cos2β+wk2L1L2cos(α+β)cosαcosβ]1sinβ(L1+L2)-[L1h23(wk2cos2αL22-wk1cos2βL12)8L2cos2αcosβ(h13L2cosα+h23L1cosβ)+3wk2L28cos2β]1sinβ---(6)]]>圖5表示承受水平地震作用的情況，圖中qe1=m1·αsinα,qe2=m2·αsinβ]]>pea＝ma·α peb＝mb·α各項對應(yīng)的公式為(7)至(10)Nebd=L1ah23(m2sinβcos2αL22+m1sinαcos2βL12)8L2cos2αcosβ(h13L2cosα+h23L1cosβ)-3m2asinβL28cos2β---(7)]]>Nesd=L1ah23(m2sinβcos2αL22+m1sinαcos2βL12)8L2sinβcos2αcosβ(h13L2cosα+h23L1cosβ)+3m2aL28cos2β+L12asinα(m1sinβ+m2sinα)2sin2βcos2α(L1+L2)---(8)]]>Nebc=[maLa(La-L1)(1+LaL1)sinα2L1cosα+mbLb(Lb-L2)(1+LbL2)sinβ2L2cosβ]ah23L1cosβL2(h13L2cosα+h23L1cosβ)]]>+mba(L2-Lb)[Lb(1+LbL2)-2L2]sinβ2L22cosβ---(9)]]>Nesc=a(maLasinαcosβ+mbLbsinαcosβ)sinβcosαcosβ(L1+L2)-mba(L2-Lb)[Lb(1+LbL2)-2L2]sinβ2L22cosβsinβ]]>-[maLa(La-L1)(1+LaL1)sinα2L1cosα+mbLb(Lb-L2)(1+LbL2)sinβ2L2cosβ]ah23L1cosβL2(h13L2cosα+h23L1cosβ)sinβ---(10)]]>2.畫出屋頂斜板1、2的直立展開平面圖分別為圖6、圖7，作為薄壁梁承受組合值荷載的簡圖，用來求解斜板平面內(nèi)力及抗推構(gòu)件的順沿板面作用的斜向支座反力。計算簡圖的支座必須設(shè)在抗推構(gòu)件或端部屋檐梁處，圖中H=L1cosα]]>或H=L2cosβ]]>具體算法就是單跨斜板按簡支計算；多跨連續(xù)斜板的彎矩、剪力、支反力用可能的上限數(shù)值控制量取值。各跨正彎矩按簡支計算，中間支座處兩側(cè)剪力、負(fù)彎矩及支反力按在本支座連續(xù)、兩鄰支座鉸支，左右兩跨長均取兩跨中較大跨距計算，邊跨邊支座剪力即支反力按本跨簡支計算。無論是板的三角部分還是矩形部分，薄壁平面內(nèi)抗彎的受力筋都可以按彎矩除以板上、下端合力點(diǎn)距離再除以鋼筋強(qiáng)度的方法計算，配在屋檐及屋脊，這可以歸結(jié)為求解板邊緣拉力。其簡易公式為N=M·cosα0.9L1]]>或N=M·cosβ0.9L2]]>步驟B拉梁、屋檐邊梁、抗推墻柱的計算圖2各節(jié)點(diǎn)處標(biāo)注了由斜板計算得到的支座總傾斜反力及它們的水平、豎直分量。豎直分量為總反力乘以傾角的正弦，由屋檐邊梁平衡；而水平分量則為總反力乘以傾角的余弦，均由抗推構(gòu)件或屋檐邊梁平衡。以拐角節(jié)點(diǎn)A處為例，RA2中第一個下腳標(biāo)A表示節(jié)點(diǎn)編號，第二個下腳標(biāo)2表示本反力由板2產(chǎn)生，它的水平分量RA2H應(yīng)由短方向的屋檐邊梁平衡。它的水平分量RA3H由板3產(chǎn)生，應(yīng)由長方向的屋檐邊梁平衡。中間節(jié)點(diǎn)B對斜板2的支座反力的水平分量RB2H，由短方向的水平拉梁來平衡。中間節(jié)點(diǎn)E對斜板2的支座反力的水平分量RE2H，由抗推墻柱6來平衡。屋檐邊梁一般承受四重內(nèi)力第一為上述水平拉力，第二是作為斜屋面板的翼緣在板平面內(nèi)受彎時它產(chǎn)生的軸力，第三是承受屋面斜板邊緣的垂直壓力而產(chǎn)生的彎矩、剪力，第四是框架側(cè)移效應(yīng)內(nèi)力。各種力應(yīng)線性疊加，綜合配筋。
步驟C坡屋面板作為單向或雙向支承板，對垂直板面荷載、作用效應(yīng)進(jìn)行分析和設(shè)計任何水平連續(xù)屋面板的配筋設(shè)計方法都可使用，屋脊應(yīng)視為連續(xù)板的中間支承。在有貼板屋面斜梁的情況，它也應(yīng)視為連續(xù)板的中間支承。板彎矩最后設(shè)計值應(yīng)是各種工況不利組合的線性迭加，從橫剖面方向看板應(yīng)按壓彎構(gòu)件配筋。
除強(qiáng)度計算外，還應(yīng)對屋面斜板進(jìn)行穩(wěn)定驗算及受拉構(gòu)件的抗裂驗算，調(diào)整截面，綜合配筋。
以上簡易的手算方法不適用于類似圖1那樣的復(fù)雜平面及抗推構(gòu)件剛度弱的超靜定結(jié)構(gòu)計算。
無論簡單還是復(fù)雜的情況，都可以使用計算機(jī)的結(jié)構(gòu)有限單元法計算，得到更精確結(jié)果。要采用有斜板計算功能，有“殼單元”模型的軟件，用“殼單元”來模擬屋面斜板。
實施例1如圖8所示試驗修改一原有屋頂設(shè)計它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼柱上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角30度升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；為了更好實現(xiàn)大空間，充分利用了拐角處屋檐邊梁的抗拉力；中間為住宅的分戶隔墻，因此設(shè)置一道拉梁，可以藏砌在墻里；其余處隔一定距離布置水平抗推構(gòu)件即砼異形柱，“L”字形垂直屋檐邊梁的墻肢截面0.20米寬、0.60米長，突出0.20米厚的墻面僅0.40米，形成大空間無障礙。采用簡單矩形情況的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，將屋面板所承受的荷載、作用及其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)分解為順沿板面和垂直板面的兩種分量分別求解，再線性疊加。經(jīng)計算，這些抗推墻柱能同時承擔(dān)承重、抗風(fēng)、抗震功效。確定這些柱的位置時，構(gòu)造方面充分考慮了與下層樓的墻、柱的連續(xù)關(guān)系。采用本方案縮短工期約5天，節(jié)省砼約10％，鋼筋約12％。
實施例2如圖9-11所示試驗修改一原有屋頂設(shè)計它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼柱上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角45度升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；為了更好實現(xiàn)大空間，充分利用了拐角處屋檐邊梁的抗拉力，中間不設(shè)拉梁，僅布置水平抗推構(gòu)件即砼異形柱，“T”字形垂直屋檐邊梁的墻肢截面0.20米寬、0.60米長，突出0.20米厚的墻面0.40米。本例包括老虎窗10、挑檐11，構(gòu)造較復(fù)雜，因此分析計算采用中國建筑科學(xué)研究院編制的空間建筑結(jié)構(gòu)分析軟件《PMSAP》計算完成。其老虎窗頂蓋、挑檐與屋面斜板均采用了“殼單元”計算。采用本方案縮短工期約7天，節(jié)省砼約11％，鋼筋約13％。
實施例3如圖12所示試驗修改一原有屋頂設(shè)計它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼柱上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角26度升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；為了更好實現(xiàn)大空間，充分利用了拐角處屋檐邊梁的抗拉力，中間不設(shè)拉梁，布置九處水平抗推構(gòu)件即砼異形柱，“L”及“T”字形垂直屋檐邊梁的墻肢截面0.20米寬、0.70米長，突出0.20米厚的墻面0.50米，其余各項同實施例2。采用本方案縮短工期約6天，節(jié)省砼約12％，鋼筋約14％。
權(quán)利要求
1.一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼墻、柱或砌體墻上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；其特征在于除屋檐邊梁位置外，在其平面內(nèi)部不布置砼墻、柱而形成屋檐標(biāo)高以下的大空間，在屋檐邊梁處沿梁間隔設(shè)置抵抗水平推力的抗推構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，其特征在于所述的抗推構(gòu)件為連接平面兩側(cè)屋檐梁的水平拉梁，或在屋檐梁下設(shè)置的抗推墻柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，其特征在于所述的抗推墻柱為砼墻或柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，其特征在于對所述的抗推構(gòu)件的截面尺寸及其到屋檐邊梁端點(diǎn)的距離、它們之間的相互距離，在采用計算機(jī)的有關(guān)結(jié)構(gòu)的有限單元法軟件計算確定，及計算所有構(gòu)件截面、配筋時，要使用“殼單元”模擬屋面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，其特征在于在無條件使用計算機(jī)的情況，在求解確定抗推構(gòu)件的截面尺寸及其到屋檐邊梁端點(diǎn)的距離、它們之間的相互距離時，及計算所有構(gòu)件截面、配筋時，將屋面板所承受的荷載、作用及其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)分解為順沿板面和垂直板面的兩種分量分別求解，再線性疊加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，其特征在于所述的坡屋面板上設(shè)置有貼板斜梁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土大空間坡屋頂設(shè)計方法，它包括以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的總體布局設(shè)置在屋檐處屋檐邊梁被支撐在砼墻、柱或砌體墻上；各段坡屋面板由屋檐至跨中按傾角升高傾斜放置，其底部支撐在所述的屋檐邊梁上；所述的各段坡屋面板在跨中互相連接構(gòu)成屋脊；除屋檐邊梁位置外，在其平面內(nèi)部不布置砼墻、柱而形成屋檐標(biāo)高以下的大空間；在屋檐邊梁處沿梁間隔設(shè)置抵抗水平推力的抗推構(gòu)件。由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比除節(jié)約投資約10％、縮短屋蓋工期約30％、給結(jié)構(gòu)專業(yè)本身帶來效益外，還能給建筑專業(yè)的設(shè)計開拓新余地，讓用戶得到可自由使用的大空間，可利用的空間增加約一個標(biāo)準(zhǔn)層的35％。
文檔編號E04B7/04GK1948657SQ20061001642
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者劉一威 申請人:劉一威