屋面平改坡结构设计及应用

屋面平改坡结构设计及应用

阐述了针对不同形式“平改坡”的结构设计方法、节点做法等，施工时应注意的事项，分析了“平改坡”的重要意义。

标签：平改坡；钢结构

1、“平改坡”结构设计

1.1 砌体结构的“平改坡”结构设计

以某工业厂区内砖混结构设备用房平改坡工程为例进行介绍。

该建筑为二层砌体结构，纵横墙承重体系，横墙间距3.6m，共10间，纵墙间距5.74m，原屋面标高为6.600m，总建筑面积为413.28㎡；砖墙采用MU7.5粘土砖，砖壁柱采用MU10粘土砖，砂浆均采用M5混合砂浆砌筑。

1.1.1 基础做法

对于砌体结构的建筑，在与原有承重墙重合的位置增做卧梁或架空梁（梁的两端搁置在原有承重墙的位置上）。本项目是采取前一种方式，卧梁有两大作用，作用一是在构造上防止新做的钢结构柱脚将原屋面防水层破坏，将来照成漏水隐患，作用二是将屋架钢柱的集中力转换成线荷载传递给砌体结构砖墙，并且由于原砌体结构建造年代较早，层间没有圈梁，屋面圈梁仅120厚纵向钢筋为2A8钢筋，因此屋架钢柱无法在此做柱脚必须在原圈梁上面做一道卧梁，卧梁与砌体结构之间的剪力传递采用短钢筋插筋，短钢筋采用植筋方式与原屋面的承重墙体连接。沿原屋面四周植入1根B12间隔1000的钢筋，并且在卧梁中隔2米预埋A50套管排水，本做法见图1。

1.1.2 骨架做法

骨架是以单跨门式刚架为主，现场焊接钢屋架。斜钢梁及钢立柱采用热轧普通槽钢，立柱间距3600mm，跨度5740mm。屋面檩条采用卷边槽形冷弯薄壁型钢，山墙处墙面檩条采用热轧等边角钢。立柱均落在承重墙顶新增设的卧梁上，柱脚为铰接节点，斜钢梁与立柱连接为刚接节点。钢架两端纵向设置A10圆钢剪刀撑设花篮螺丝拉紧装置，屋面梁间设置A10圆钢水平剪刀撑设花篮螺丝拉紧装置，整个屋面屋架自身为稳定的结构体系，通过屋面卧梁与原结构连为一体。

屋面板采用V125型彩色压型钢板，板厚0.8mm，压型钢板连接形式采用自攻自钻螺栓。

1.2 框架结构的“平改坡”结构设计

以某工业厂区内框架结构设备用房平改坡工程为例进行介绍。

该建筑为框架结构，地上一层，地下一层，柱距为7mx8m，原屋面标高为4.800，局部屋面标高为7.000。框架柱截面为400x400。结构混凝土强度等级均为C20。

1.2.1 基础做法

对于框架结构的建筑，可以采用在原有框架柱上直接立钢柱的形式，但为了考虑防水问题，本次设计为接长原框架柱500mm，6B12钢筋与原混凝土柱植筋连接，柱脚为铰接连接。钢柱脚采用预埋方式与接长的框架柱连接。一个柱脚预埋4根20地脚螺栓。

1.2.2 骨架做法

是以双跨门式刚架为主，现场焊接钢屋架。斜钢梁及钢立柱采用热轧H型钢，立柱间距7000mm，跨度为5000mm和8000mm。屋面和墙面檩条均采用卷边槽形冷弯薄壁型钢。立柱均落在原有框架柱上，柱脚为铰接节点，斜钢梁与立柱连接为刚接节点。屋面横向水平支撑，其交叉斜杆采用圆钢及花篮螺丝拉紧装置，水平刚性系杆采用热轧H型钢，立柱垂直支撑采用热轧双拼角钢和热轧单角钢，横向水平支撑及垂直支撑设置于端部开间。屋面板采用V125型彩色压型钢板，板厚0.8mm，压型钢板连接形式采用自攻自钻螺栓。图2为钢结构骨架图（原屋面有高差），

2、建筑设计时应考虑的问题

2.1 屋面平改坡做法分为3种构造做法：第一，利用原有建筑物檐沟排水；上述两个项目均采用该方法进行排水。第二，拆除原有女儿墙做钢筋混凝土檐沟排水。第三，在原有建筑女儿墙上做檐沟排水，分钢筋混凝土檐沟和钢檐沟两种做法。

2.2 坡顶的坡度分为5种：21.8°（1：2.5）、26.57°（1：2）、30°、35°、40°，设计者可根据设计需要做适当调整。上述两个项目坡度均采用21.8°（1：2.5）。

2.3 原屋面为女儿墙的建筑，做在女儿墙顶上新檐沟的排水口应与原有的排水管对应，并将新的雨水管引入原排水管的雨水斗，同时保留原有屋面雨水口，它可以排出屋面水箱的漏水和新加的坡顶意外漏下来的雨水。

2.4 凡新增设的圈梁、卧梁影响原有屋面排水处，均应在梁的底部预留排水孔或钢管排水。上述1#高炉水渣转鼓液压站就是在卧梁梁底预埋A50套管用于排水。

2.5 凡外露的金属与木材配件均需做防锈、防腐及表面涂层处理。除当地消防部门有要求者外，一般平改坡的钢结构部分不刷防火涂料。

2.6 厨房排烟道应采用轻质材料延伸出坡屋顶，伸出屋面高度≥600mm。卫生间透气管应接出坡屋面上，并设置人孔，人孔的净尺寸为550mm×550mm。

3、施工前的准备工作与施工中的注意事项

3.1 “平改坡”施工图设计之前应按原有建筑物的竣工图、地质资料与房屋的现状情况做结构分析，凡是墙体、砖垛、基础等达不到安全规范要求的均需加固处理。

3.2 对于设有架空隔热层的原有平屋面，施工前应拆除架空隔热板及支撑墩子，清扫干净，并应注意保护好原有防水层，如有损坏应修补好。

3.3 在施工之前对原有建筑物的屋顶现状做实地测量，避免新做坡钢结构返工。

3.4 在施工“平改坡”基础中，需破坏原有局部屋面保温层与防水层，这就要求在工程完毕以前必须有严格的防雨措施。可以采用脚手架钢管做骨架支撑，上满铺彩条布。新做基础与原屋面连接位置需做好卷材防水。

3.5 在“平改坡”整个施工过程中，都应注意保护原有屋面的防水层。

3.6 在“平改坡”施工过程中，拆除原有避雷带，新做避雷带沿坡屋脊、檐口及山墻上重新敷设避雷带并与原引下线连接。

4、“平改坡”的重要意义

4.1 房屋内温度得到显著改变

平屋面改成坡屋面，可使室内温度得到较大改善，屋面的隔热保温效果显著提高，扭转“冬冷夏热”的局面。据有关部门实验，平屋面的顶层室内温度在夏季比其它楼层要高3～4°C，即使采用国内最先进的保温隔热材料，此问题仍然不可避免。而经过“平改坡”后，顶层变为“非顶层”，夏季避免阳光直接照射，冬季避免冰雪直接覆盖，加之通风采光条件较好，与改造前相比，已变为“冬暖夏凉”。

4.2 从根本上解决屋面渗漏的通病

由于现场施工和管理水平的限制，防水材料的使用寿命远小于住房本身的使用寿命，屋面渗漏的通病至今未能根除。屋面渗漏维修很麻烦，有时要维修好几次才能修好根源，即使暂时修好了，因为材料使用寿命有限，也不能保证长久不漏。而经改造后，维修容易，成本也便宜了很多。改成坡屋面后，可完全解决屋面渗漏问题大大减少日后维修费用，解除后顾之忧。

4.3 可丰富建筑立面景观