第6章(屋顶)

2）按外形
① 平板网架 a.交叉桁架体系 b.角锥体系
② 曲面网架 a.球面网壳 b.柱面网壳 c.双曲面网壳
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
网 架 的 形 式
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（3）平板网架
1）交叉桁架体系
① 两向正交正放: 适用于正方形平面
② 两向正交斜放：适用于矩形平面 ③ 三向交叉网架：适用于圆形、三角形、多边形平面
② 跨度70～120米时
拱间距9～15米，采用相距3～6米的成对拱
（5） 拱结构支座处理
① 由拉杆承受推力 ② 由框架承受推力 ③ 基础承受推力 ④ 刚性水平构件承受推力
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
4.3 刚架结构
（1）刚架结构的特点
① 内力分布均匀 ② 结构轻巧，节省材料，制作方便 ③ 空间高度大 ④ 结构刚度差
（1）类型：石棉水泥瓦、木质纤维瓦、钢网水泥瓦 （2）做法：每三根檩条上钉一块波形瓦，端部搭接必须在檩条上
搭接长度≮100；左右搭接≮半波宽度
屋顶— 3 坡屋顶
4 大跨度建筑屋顶
4.1 大跨度建筑概况 4.1.1 定义
按网架结构设计规范规定
≤30米，小跨度 30～60米，中跨度 >60米，大跨度
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
① 山墙支承 特点： 檩条 山墙、横墙 省去屋架，但开间≤4m；室内空间较小
② 屋架支承 特点：·檩条 屋架 柱或墙，开间3~4.5m 大跨建筑开间6m · 两榀屋架之间设剪力撑，以加强其稳定性
③ 梁架支承 （中国古建中的传统做法） 例：抬梁式，穿斗式——特点：“墙倒屋不塌”
屋顶— 3 坡屋顶
（2）椽式屋顶结构 —以椽子为屋面主要承重构件的结构体系 椽架间距：400~1200mm 椽架形式：a. 由人字形椽子和一道横木（拉杆）组成 b. 椽架形似简易的三角屋架
（4）平屋顶排水设计 注意屋面排水系统图的画法
屋顶— 2 多高层建筑平屋顶
2.3 多高层建筑屋顶造型设计 屋顶造型方法 平顶造型
尖顶造型 坡顶造型 穹顶造型 古典造型 隐喻造型 旋转餐厅造型
屋顶— 2 多高层建筑平屋顶
3 坡屋顶
3.1 坡屋顶的组成及排水
（1）坡屋顶的组成 1）承重结构：屋架、檩条、大梁、山墙…… 2）屋面覆盖层： ① 面层——瓦 ② 基层——椽子、挂瓦条、望板…… 3）顶棚 4）保温隔热层
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（2）大跨结构是梁结构的演变
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（3）新型大跨结构的特点
① 整体上是空间结构 ② 跨度大，可覆盖巨大的室内空间 ③ 矢高小、曲率平缓，可有效利用空间 ④ 厚度薄、自重轻，节省材料 ⑤ 形式多样，可适合于各种形状的平面组合
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
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4.2 拱结构
4.1.2 大跨度建筑的发展过程 （1）古典大跨结构（2000多年前～文艺复兴）
特征： “砖石结构”
·梁 三角璇 筒拱 交叉拱 拱肋结构 ·穹窿 帆拱
（2） 平面大跨结构（19世纪后半叶～二战） 特征：“桁架、刚架、拱结构”
梁 桁架 ； 梁 刚架 ； 梁 拱
（3）新型大跨结构（二战～） 特征：“薄壳、悬索、网架”
1.2 设计要求
① 结构要求：强度、刚度 ② 功能要求：排水、防水、保温、隔热…… ③ 造型要求：形成建筑轮廓 ④ 其他要求：生态、节能……
屋顶—1 概述
2 多高层建筑平屋顶
2.1 平屋顶构造层次
隔热层 防水保护层 防水层 结合层 找平层 保温层 隔蒸汽层 找平层 找坡层 结构层 顶棚层
屋顶— 2 多高层建筑平屋顶
第六章 屋顶
1 屋顶的形式及设计要求 2 多高层建筑的平屋顶 3 坡屋顶 4 大跨建筑屋顶
屋顶
1 屋顶的形式及设计要求
1.1 屋顶形式
（1）平屋顶 坡度≤5%
（2）坡屋顶 常用形式：单坡、双坡、四坡…… 传统形式：庑殿、歇山、悬山、硬山、卷棚、攒尖
（3）空间结构屋顶 拱顶、穹顶、折板、薄壳、桁架、网架、悬索、充气……
鸡蛋壳 薄壳； 蜘蛛网 悬索； 蜜蜂巢 网架
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
4.1.3 大跨度建筑的结构特征 （1）大跨建筑主要承受竖向荷载
1）高层结构 荷载：水平荷载为控制因素 构件：竖向悬臂构件—柱(线)，墙(面)，筒(体) 变形：水平侧移
2）大跨结构 荷载：竖向荷载为控制因素 构件：水平简支构件 变形：竖向挠曲
（2）排水 1）屋顶的坡面组成 斜坡面相交时的斜沟、脊线组成正脊、斜脊、天沟、 斜沟、檐口…… 2）屋面的排水方式：① 无组织外排水 ② 檐沟外排水 ③ 女儿墙外排水
屋顶— 3 坡屋顶
3.2 坡屋顶的承重结构
（1）檩式屋顶结构 ——以檩条作为屋面主要支承构件的结构系统 檩条间距：· 檩条上铺屋面板时：700~900mm · 檩条与屋面板之间设椽子：1~1.5m
2）角锥体系
① 三角锥体 ② 四角锥体 ③ 六角锥体
3）平板网架的主要尺寸
网架短向跨度
高跨比
网格尺寸与短跨比
<30m 1/10～1/13 1/8～1/12 30～60m 1/12～1/15 1/11～1/14
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（4）平板网架构造 1）支承方式
① 四边支承：四边设圈梁，支于列柱 ② 柱支承：四点或多点柱支承 ③ 三边支承：三边支于柱、自由边加托梁、边桁架、拱
b 檐 沟： 0.5~1%，净宽≮200，最浅处深度≥120，
c 雨水口：集水面积150~200m2 ，高层屋面以100m2为限
d 落水管: 镀锌铁皮等 φ75 、100、125 ，间距18~24m 距地≮200m，管箍间距≯1.2m
e 地 面：必须设散水
屋顶— 2 多高层建筑平屋顶
（3）有组织排水的常用方案 1）檐沟外排水 形式：现浇式、预制搁置式、自重平衡式 特点：屋面雨水直接流入挑檐沟，再由沟内纵坡导入雨水口， 檐口高度随建筑体型而定 2）女儿墙外排水 屋面雨水沿女儿墙内的纵坡流向弯管式水落口， 再流入墙外的水落斗及水落管，建筑体型简洁。 3）内排水 屋面向内做坡，屋面雨水汇于中间天沟，经室内水落管排走 适用于高层建筑、多跨建筑 4）其他 如：在蓄水屋面中，檐沟与女儿墙常常同时使用
2）断面
① 实腹式梁高 h=(1/12～1/20)L 设预应力拉杆 h=(1/30～1/40)L
② 格构柱宽同横梁节间 5～7米
③ 折线弓形刚架梁高、柱宽 (1/15～1/25)L
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（4）刚架结构节点构造
1）顶点铰 钢销栓 2）实腹刚架支座
① 固定支座
细石砼填实
② 铰支座
沥青麻丝填
屋架(或檩条)→望板→干铺油毡→顺水条(压毡条) →挂瓦条→平瓦 注意：① 压毡条（顺水条）或挂瓦板均应有利于排水. ② 使用T形、槽形、F形板时，可取代挂瓦条，
但应注意在肋间设排水孔.
③ 檐口处可设双挂瓦条，或在第一张瓦下垫三角木, 用来钉封檐板.
⑶ 纤维板或芦席平瓦屋面
椽子上→顺水搭接铺钉纤维板或芦席→用麦秸泥粘瓦
屋顶— 2 多高层建筑平屋顶
（2）排水方式 1）无组织排水 特点：构造简单，经济，但欠美观，有时会影响使用 2）有组织排水 ① 适用范围 年降雨量较大、标准高、属多高层、位于严寒地区…… ② 要求
a 排水坡：形式—单坡、双坡、四坡。 （建筑宽度≥12m时，应采用双坡） 坡度—2%，找坡最低点的厚度≥30。
3）格构刚架支座 ① 板式支座
支反力≤100t
② 臼式支座
支反力>100t
③ 平衡支座
支反力≤100t
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
4.4 桁架结构
（1） 桁架结构的特点
① 将受弯杆件转化为轴力杆件 ② 充分利用三角形的刚性特点 ③ 充分利用材料特性，以小杆件拼合跨越大空间
（2） 桁架结构的型式 1）按材料分:木、钢砼、钢、组合式 2）按外形分:
（3）拱结构的主要尺寸
① 跨度：
公建主体30～40米，可达到95～200米， 经济跨度80～100米
② 矢高：与建筑外形、使用要求、屋面构造、内力计算有关
屋盖结构 f=(1/10～1/5)L 公建主体 f=(1/5～1/2)L
（4）拱结构屋盖布置
① 跨度40～60米时
拱间距6～10米，设上弦横向支撑及纵向支撑
（2）刚架结构的形式
1）按组成
① 三铰刚架 ② 两铰刚架 ③ 无铰刚架
2）按断面
① 实腹式 ② 格构式
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（3）刚架结构主要尺寸
1）跨度
① 实腹式：50～60米 ② 格构式两铰刚架： 60～120米 ③ 格构式无铰刚架：120～150米 ④ 折线弓形刚架：40～50米
高15～20米
（1） 拱结构的特点
① 拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力 ② 拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩 ③ 拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大
（2） 拱结构的型式
1）按受力
① 三铰拱 ② 两铰拱 ③ 无铰拱
2）按外形
① 双折线型 ② 圆弧线型 ③ 抛物线型
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
屋顶— 3 坡屋顶
⑷ 平瓦屋面的细部构造
1） 檐口 ① 纵墙檐口 a. 砖砌挑檐：将砖逐皮向外出挑1/4砖，挑长1/2墙厚且≯240 b. 椽木挑檐：挑长≯300 c. 挑檐木挑檐：挑长：500~800mm；（屋架附木）
挑长：≤400mm；（挑檐木） d. 钢筋砼挑檐梁或现浇檐沟：长300~400mm； e. 女儿墙檐口：设钢筋砼檐沟板，上铺防水卷材，并做泛水 ② 山墙檐口 a. 硬山檐口：女儿墙与屋面交接处应做泛水 b. 悬山檐口：檩条出挑形成悬山，端部用木板封檐；
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
4.5 网架结构
（1）网架结构的特点
① 整体刚度大，稳定性好，为空间多向受力状态 ② 杆件受力合理，能充分利用材料特性 ③ 高跨比小，能有效利用空间 ④ 杆件规格少，便于工厂化、装配化 ⑤ 建筑造型新颖，可适合于多种平面
（2）网架结构的型式 1）按材料
木、钢砼、钢、组合式
2.2 屋面排水
（1）排水坡度 1）坡度的表示方法 角度法、斜率法、百分比法 2）影响屋面排水坡度的因素 ① 防水材料：单块面积大，则坡度小，以防为主，以排为辅。 ② 年降雨量： ③ 使用特点：上人屋面取1~2%；非上人屋面取2~3% 3）屋面排水坡度的形成 ① 材料找坡：（又称：垫置坡度、填坡）—— i≤5% 特点：在结构层上铺设轻质材料形成坡度，如：炉渣…… ② 结构找坡：（又称：搁置坡度、撑坡）—— i≈2~5% 特点：无找坡层，构造简单、荷载轻、施工方便； 但，顶棚倾斜，不宜加层。
并用1:2.5水泥砂浆做披水线，用以固瓦。
屋顶— 3 坡屋顶
2） 天沟和斜沟 上口宽度≮300~500mm； 木天沟板上应铺设镀锌薄钢板，并应伸入瓦片下≮150mm； 高低跨处应注意做好泛水；
3） 烟囱出屋面处的构造 防火：木基层距烟囱内壁应≥370mm； 防水：烟囱与屋面交接处应做好泛水处理
3.3.2 波形石棉水泥瓦屋面
2）支座构造
① 平板铰支座：用于跨度较小 ② 转动弧形支座：用于跨度大 ③ 摇摆支座：用于跨度大、温差大
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
网 架 支 承 方 式
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
（6）网壳简介 1）球面网壳
2）柱面网壳
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
4.6 折板结构
（1）折板结构的组成 1）折板：由钢砼或钢网水泥平板组成 2）横隔构件：可用横隔板、横隔梁、横隔桁架 3）边梁：当跨度较大时设边梁，以减小折板倾角
板宽≈600，板长=2.4~4.0m c 板的固定：坐浆并用预埋于基层的钢筋套接 ③ 构件自防水屋面 （多用于单层厂房中）
屋顶— 3 坡屋顶
3.3 坡屋顶细部构造
3.3.1 平瓦屋面
—坡度 i≮1:2（≈26°）
⑴ 冷摊瓦屋面
檩条 → 椽子 → 挂瓦条 → 平瓦 椽子：40×60或50×50@400；挂瓦条：30×30，间距330 ⑵ 屋面板平瓦屋面
（3） 板式结构的屋顶 ① 屋面板铺瓦
a 屋面板嵌缝找平后，以草泥或炉渣灰窝瓦 b 找平后，铺油毡一层，再在压毡条上钉挂瓦条挂瓦 c 在屋面板上直接粉防水砂浆并粘瓦（或齿形面砖） ② 挂瓦板挂瓦
以钢筋砼倒T型板替代檩条、屋面板、挂瓦条、斜顶棚 a 特点：构造简单，省工省料，造价低；但易渗水 b 板的形式：双T形、单T形、F形；肋间距＝挂瓦条间距
① 三角形 L≤18m，I=1/5～1/2 ② 梯 形 L=18～36m，f/L=1/6～1/8 ③ 拱 形 L=18～36m，f/L=1/6～1/8 ④ 折线形 ⑤ 平行弦
屋顶— 4 大跨度建筑屋顶
桁 架 结 构 形
式
（3）桁架结构节点构造 1）支座
① 平板支座 ② 滚轴支座
2）屋架端部
① 内天沟式 ② 自由落水 ③ 外天沟式