建筑結(jié)構(gòu)選型 屋頂課件

屋頂?shù)诹挛蓓?/p>

1屋頂?shù)男问郊霸O(shè)計要求

2多高層建筑的平屋頂

3坡屋頂

4大跨建筑屋頂

屋頂—1概述

1屋頂?shù)男问郊霸O(shè)計要求

1.1屋頂形式

1.2設(shè)計要求

（1）平屋頂

坡度≤5%；（2）坡屋頂常用形式：單坡、雙坡、四坡……傳統(tǒng)形式：廡殿、歇山、懸山、硬山、卷棚、攢尖（3）空間結(jié)構(gòu)屋頂拱頂、穹頂、折板、薄殼、桁架、網(wǎng)架、懸索、充氣……

①結(jié)構(gòu)要求：強(qiáng)度、剛度

②

功能要求：排水、防水、保溫、隔熱……

③造型要求：形成建筑輪廓

④其他要求：生態(tài)、節(jié)能……屋頂—

2多高層建筑平屋頂

2多高層建筑平屋頂2.1平屋頂構(gòu)造層次

隔熱層防水保護(hù)層防水層結(jié)合層找平層保溫層隔蒸汽層找平層找坡層結(jié)構(gòu)層頂棚層屋頂—

2多高層建筑平屋頂（2）排水方式

1）無組織排水特點：構(gòu)造簡單，經(jīng)濟(jì)，但欠美觀，有時會影響使用

2）有組織排水①適用范圍

年降雨量較大、標(biāo)準(zhǔn)高、屬多高層、位于嚴(yán)寒地區(qū)……

②要求a排水坡：形式—單坡、雙坡、四坡。

（建筑寬度≥12m時，應(yīng)采用雙坡）

坡度—2%，找坡最低點的厚度≥15。b檐溝：0.5~1%，凈寬≮200，最淺處深度≥120，c雨水口：集水面積150~200m2，高屋面以100m2為限d落水管:鍍鋅鐵皮等φ75、100、125，間距18~24m距地≮20mm，管箍間距≯1.2me地面：必須設(shè)散水屋頂—

2多高層建筑平屋頂（3）有組織排水的常用方案

1）檐溝外排水形式：現(xiàn)澆式、預(yù)制擱置式、自重平衡式特點：屋面雨水直接流入挑檐溝，再由溝內(nèi)縱坡導(dǎo)入雨水口，檐口高度隨建筑體型而定

2）女兒墻外排水

屋面雨水沿女兒墻內(nèi)的縱坡流向彎管式水落口，再流入墻外的水落斗及水落管，建筑體型簡潔。3）內(nèi)排水

屋面向內(nèi)做坡，屋面雨水匯于中間天溝，經(jīng)室內(nèi)水落管排走

適用于高層建筑、多跨建筑4）其他

如：在蓄水屋面中，檐溝與女兒墻常常同時使用（4）平屋頂排水設(shè)計注意屋面排水系統(tǒng)圖的畫法屋頂—

2多高層建筑平屋頂2.3多高層建筑屋頂造型設(shè)計

屋頂造型方法平頂造型尖頂造型坡頂造型穹頂造型古典造型隱喻造型旋轉(zhuǎn)餐廳造型屋頂—

3坡屋頂

3坡屋頂

3.1坡屋頂?shù)慕M成及排水

（1）坡屋頂?shù)慕M成

1）承重結(jié)構(gòu)：屋架、檁條、大梁、山墻……

2）屋面覆蓋層：

①面層——瓦

②基層——椽子、掛瓦條、望板……

3）頂棚

4）保溫隔熱層（2）排水

1）屋頂?shù)钠旅娼M成

斜坡面相交時的斜溝、脊線組成正脊、斜脊、天溝、斜溝、檐口……2）屋面的排水方式：①無組織外排水

②檐溝外排水

③女兒墻外排水屋頂—

3坡屋頂（2）椽式屋頂結(jié)構(gòu)—以椽子為屋面主要承重構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系椽架間距：400~1200mm椽架形式：a.由人字形椽子和一道橫木（拉桿）組成b.椽架形似簡易的三角屋架（3）板式結(jié)構(gòu)的屋頂

①屋面板鋪瓦a屋面板嵌縫找平后，以草泥或爐渣灰窩瓦b找平后，鋪油氈一層，再在壓氈條上釘掛瓦條掛瓦c在屋面板上直接粉防水砂漿并粘瓦（或齒形面磚）

②掛瓦板掛瓦以鋼筋砼倒T型板替代檁條、屋面板、掛瓦條、斜頂棚a特點：構(gòu)造簡單，省工省料，造價低；但易滲水b板的形式：雙T形、單T形、F形；肋間距＝掛瓦條間距板寬≈600，板長=2.4~4.0mc板的固定：坐漿并用預(yù)埋于基層的鋼筋套接③構(gòu)件自防水屋面（多用于單層廠房中）屋頂—

3坡屋頂⑷平瓦屋面的細(xì)部構(gòu)造1）

檐口

①縱墻檐口a.

磚砌挑檐：將磚逐皮向外出挑1/4磚，挑長1/2墻厚且≯240b.

椽木挑檐：挑長≯300c.

挑檐木挑檐：挑長：500~800mm；（屋架附木）

挑長：≤400mm；（挑檐木）d.

鋼筋砼挑檐梁或現(xiàn)澆檐溝：長300~400mm；e.

女兒墻檐口：設(shè)鋼筋砼檐溝板，上鋪防水卷材，并做泛水②山墻檐口a.

硬山檐口：女兒墻與屋面交接處應(yīng)做泛水b.

懸山檐口：檁條出挑形成懸山，端部用木板封檐；并用1:2.5水泥砂漿做披水線，用以固瓦。屋頂—

3坡屋頂

（1）類型：a.

仰瓦屋面：用灰泥粘貼小青瓦，——用于少雨地區(qū)b.

俯仰瓦屋面：用灰泥粘貼，俯瓦搭蓋仰瓦的寬度為40~60mm——用于多雨地區(qū)c.

冷攤瓦屋面：木椽上直接鋪仰瓦，椽條凈距離≈小青瓦小頭寬度的4/5；俯瓦直接蓋于仰瓦上，——用于炎熱地區(qū)d.

筒瓦屋面：仰瓦鋪于木椽上，仰瓦間用灰泥粘蓋筒瓦——用于氣候溫暖但風(fēng)大的地區(qū)

e.

雙層仰瓦屋面：仰瓦間用灰泥做成灰埂，上下瓦形成通風(fēng)間層——用于炎熱地區(qū)，可隔熱且有通風(fēng)降溫（2）要點：搭蓋長度≈小青瓦長度的2/3，即“一搭三”，故搭接處有三皮瓦厚度。（3）細(xì)部：①縱檐口：檐口瓦頭應(yīng)伸出50mm，俯瓦應(yīng)抬高30~80mm

②山墻檐口：用檁條或磚墻出挑，檐口處做披水線，瓦頭挑出1/2瓦寬，屋脊用小青瓦或磚筑成。

③天溝：先做木襯板，在鋪仰瓦形成天溝

3.3.3小青瓦屋面屋頂—

3坡屋頂3.4新型建筑坡屋頂及空間利用

在新型建筑尤其是住宅設(shè)計中，常常利用頂層和屋頂結(jié)合的方式，形成可利用的室內(nèi)空間。同時，這種方式可以減小并排住宅的日照間距。屋頂—

3坡屋頂屋頂—

3坡屋頂屋頂—

3坡屋頂按網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定

≤30米，小跨度30～60米，中跨度>60米，大跨度

4大跨度建筑屋頂

4.1大跨度建筑概況

4.1.1定義屋頂—

4大跨度建筑屋頂

（1）古典大跨結(jié)構(gòu)（2000多年前～文藝復(fù)興）

特征：

“磚石結(jié)構(gòu)”

①從梁到三角璇

梁：受彎，磚石不宜

拱：受壓，發(fā)揮材料特性②從筒拱到交叉拱

筒拱：墻承重，平面狹長

交叉拱：柱承重，空間貫通③從交叉拱到拱肋結(jié)構(gòu)

交叉拱：屋面自重較大

拱肋：結(jié)構(gòu)高直輕巧④從穹窿結(jié)構(gòu)到帆拱

穹隆：圓形平面

帆拱：方形平面圖-1屋頂—

4大跨度建筑屋頂

4.1.2大跨度建筑的發(fā)展過程梁—三角拱—筒拱筒拱—交叉拱交叉拱—拱肋結(jié)構(gòu)穹窿—帆拱穹窿—帆拱羅馬潘泰龍神廟：直徑43.3m圣。索非亞教堂：直徑33m

穹窿—帆拱

（2）平面大跨結(jié)構(gòu)（19世紀(jì)后半葉～二戰(zhàn)）

特征：“桁架、剛架、拱結(jié)構(gòu)”①從梁到桁架②從梁到剛架③從梁到拱

圖-2屋頂—

4大跨度建筑屋頂平面大跨結(jié)構(gòu)從梁到桁架從梁到剛架從梁到拱肋梁—桁架梁—剛架梁--拱

北京體育學(xué)院田徑館（3）新型大跨結(jié)構(gòu)（二戰(zhàn)～）

特征：“薄殼、懸索、網(wǎng)架”①雞蛋殼—薄壁結(jié)構(gòu)

合理的外形，充分發(fā)揮材料受壓性能，以較薄的殼體跨越很大的空間，而具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

②蜘蛛網(wǎng)—懸索結(jié)構(gòu)

纖細(xì)的索網(wǎng)，充分發(fā)揮鋼材抗拉性能，輕盈活波，適宜與大跨度③蜜蜂巢—網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

利用小型桿件，組合成整體結(jié)構(gòu)，剛度大，變形小，自重輕，材料省圖-3屋頂—

4大跨度建筑屋頂新型大跨結(jié)構(gòu)從雞蛋殼到薄壁結(jié)構(gòu)從蜘蛛網(wǎng)到懸索結(jié)構(gòu)從蜜蜂巢到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)雞蛋殼—薄壁結(jié)構(gòu)薄壁結(jié)構(gòu)實例—筒殼薄壁結(jié)構(gòu)實例—扁殼蜘蛛網(wǎng)到懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)實例蜜蜂巢到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實例—曲面網(wǎng)殼（1）大跨建筑主要承受豎向荷載1）高層結(jié)構(gòu)

荷載：水平荷載為控制因素

構(gòu)件：豎向懸臂構(gòu)件—柱(線)，墻(面)，筒(體)

變形：水平側(cè)移

2）大跨結(jié)構(gòu)

荷載：豎向荷載為控制因素

構(gòu)件：水平簡支構(gòu)件

變形：豎向撓曲屋頂—

4大跨度建筑屋頂

4.1.3大跨度建筑的結(jié)構(gòu)特征屋頂—

4大跨度建筑屋頂（2）大跨結(jié)構(gòu)是梁結(jié)構(gòu)的演變（3）新型大跨結(jié)構(gòu)的特點

①整體上是空間結(jié)構(gòu)②跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間③矢高小、曲率平緩，可有效利用空間④厚度薄、自重輕，節(jié)省材料⑤形式多樣，可適合于各種形狀的平面組合屋頂—

4大跨度建筑屋頂（1）拱結(jié)構(gòu)的特點

①拱是一種推力結(jié)構(gòu)：在豎向荷載下產(chǎn)生水平推力②拱是一種無矩結(jié)構(gòu)：通過合理拱軸可使桿件無彎矩③拱可充分利用材料抗壓強(qiáng)度，斷面小、跨度大（2）拱結(jié)構(gòu)的型式

1）按受力

①三鉸拱②兩鉸拱③無鉸拱

2）按外形

①雙折線型②圓弧線型③拋物線型屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.2拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)形式屋頂—

4大跨度建筑屋頂（3）拱結(jié)構(gòu)的主要尺寸

①跨度：公建主體30～40米，可達(dá)到95～200米，經(jīng)濟(jì)跨度80～100米

②矢高：與建筑外形、使用要求、屋面構(gòu)造、內(nèi)力計算有關(guān)屋蓋結(jié)構(gòu)f=(1/10～1/5)L公建主體f=(1/5～1/2)L（4）拱結(jié)構(gòu)屋蓋布置

①跨度40～60米時

拱間距6～10米，設(shè)上弦橫向支撐及縱向支撐②跨度70～120米時

拱間距9～15米，采用相距3～6米的成對拱屋頂—

4大跨度建筑屋頂拱結(jié)構(gòu)屋蓋布置屋頂—

4大跨度建筑屋頂（5）拱結(jié)構(gòu)支座處理

①由拉桿承受推力②由框架承受推力③基礎(chǔ)承受推力④剛性水平構(gòu)件承受推力屋頂—

4大跨度建筑屋頂（1）剛架結(jié)構(gòu)的特點

①內(nèi)力分布均勻②結(jié)構(gòu)輕巧，節(jié)省材料，制作方便③空間高度大④結(jié)構(gòu)剛度差（2）剛架結(jié)構(gòu)的型式

1）按組成

①三鉸剛架②兩鉸剛架③無鉸剛架

2）按斷面①實腹式②格構(gòu)式屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.3剛架結(jié)構(gòu)剛架結(jié)構(gòu)形式屋頂—

4大跨度建筑屋頂（3）剛架結(jié)構(gòu)主要尺寸

1）跨度①實腹式：50～60米②格構(gòu)式兩鉸剛架：60～120米③格構(gòu)式無鉸剛架：120～150米④折線弓形剛架：40～50米高15～20米

2）斷面①實腹式梁高h(yuǎn)=(1/12～1/20)L設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿h=(1/30～1/40)L②格構(gòu)柱寬同橫梁節(jié)間5～7米③折線弓形剛架梁高、柱寬(1/15～1/25)L屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂（4）剛架結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造

1）頂點鉸

鋼銷栓2）實腹剛架支座①固定支座

細(xì)石砼填實②鉸支座

瀝青麻絲填

3）格構(gòu)剛架支座①板式支座

支反力≤100t②臼式支座

支反力>100t③平衡支座

支反力≤100t（1）桁架結(jié)構(gòu)的特點

①將受彎桿件轉(zhuǎn)化為軸力桿件②充分利用三角形的剛性特點③充分利用材料特性，以小桿件拼合跨越大空間（2）桁架結(jié)構(gòu)的型式

1）按材料

木、鋼砼、鋼、組合式

2）按外形

①三角形L≤18m，I=1/5～1/2②梯形L=18～36m，≤72m，f/L=1/6～1/8③拱形L=18～36m，≤60m，f/L=1/6～1/8④折線形⑤平行弦屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.4桁架結(jié)構(gòu)

桁架結(jié)構(gòu)形式屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂（3）桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造1）支座①平板支座②滾軸支座

2）屋架端部①內(nèi)天溝式②自由落水③外天溝式

（1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點①整體剛度大，穩(wěn)定性好，為空間多向受力狀態(tài)②桿件受力合理，能充分利用材料特性③高跨比小，能有效利用空間④桿件規(guī)格少，便于工廠化、裝配化⑤建筑造型新穎，可適合于多種平面（2）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的型式

1）按材料

木、鋼砼、鋼、組合式

2）按外形

①平板網(wǎng)架a.交叉桁架體系b.角錐體系②曲面網(wǎng)架a.球面網(wǎng)殼b.柱面網(wǎng)殼

c.雙曲面網(wǎng)殼

屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.5網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屋頂—

4大跨度建筑屋頂

網(wǎng)架的形式（3）平板網(wǎng)架

1）交叉桁架體系①兩向正交正放:適用于正方形平面②兩向正交斜放：適用于矩形平面③三向交叉網(wǎng)架：適用于圓形、三角形、多邊形平面

2）角錐體系

①三角錐體②四角錐體③六角錐體

3）平板網(wǎng)架的主要尺寸

網(wǎng)架短向跨度高跨比網(wǎng)格尺寸與短跨比<30m1/10～1/131/8～1/12

30～60m1/12～1/151/11～1/14屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂（4）平板網(wǎng)架桿件與節(jié)點

1）桿件①角鋼②鋼管

2）節(jié)點

①十字鋼板節(jié)點：用于角鋼桿件，焊接或螺栓②球節(jié)點：用于鋼管桿件

a.實心球：螺栓連接

b.空心球：焊接連接

3）網(wǎng)架上弦起坡

排水坡度要求2～5%①結(jié)構(gòu)起拱：跨度>60m時，起拱1/300②上弦加柱：按坡度變高屋頂—

4大跨度建筑屋頂（5）平板網(wǎng)架構(gòu)造

1）支承方式①四邊支承：四邊設(shè)圈梁，支于列柱②柱支承：四點或多點柱支承③三邊支承：三邊支于柱、自由邊加托梁、邊桁架、拱

2）支座構(gòu)造

①平板鉸支座：用于跨度較?、谵D(zhuǎn)動弧形支座：用于跨度大③搖擺支座：用于跨度大、溫差大屋頂—

4大跨度建筑屋頂

網(wǎng)架支承方式屋頂—

4大跨度建筑屋頂網(wǎng)架支座構(gòu)造

①平板鉸②轉(zhuǎn)動弧形③搖擺支座屋頂—

4大跨度建筑屋頂（6）網(wǎng)殼簡介

1）球面網(wǎng)殼2）柱面網(wǎng)殼

屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂

曲面網(wǎng)殼應(yīng)用（1）折板結(jié)構(gòu)的組成

1）折板：由鋼砼或鋼網(wǎng)水泥平板組成2）橫隔構(gòu)件：可用橫隔板、橫隔梁、橫隔桁架3）邊梁：當(dāng)跨度較大時設(shè)邊梁，以減小折板傾角屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.6折板結(jié)構(gòu)（2）折板結(jié)構(gòu)的主要尺寸1）折板類型①長折板：L/B>1，f≥(1/10～1/15)L②短折板：L/B≤1，f≥1/8L

2）跨度：普通砼可達(dá)到21米，預(yù)應(yīng)力砼可達(dá)到27米3）一般尺寸：B=2～3米，f=0.5～1.2米，板厚≥B/40L≥24米，B=1～2米，板厚25～45BLf≥L/40屋頂—

4大跨度建筑屋頂（1）定義

曲面厚度/曲率半徑≤1/20時稱為薄殼建筑工程結(jié)構(gòu)中常為1/50～1/100（2）特點1）受力主要是面內(nèi)力（薄膜內(nèi)力）2）可覆蓋大空間而不設(shè)柱3）自重輕，剛度大，整體性好，利于抗震4）節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)效果好5）造型美觀，活波新穎屋頂—

4大跨度建筑屋頂4.7薄殼結(jié)構(gòu)屋頂—

4大跨度建筑屋頂

（3）薄殼結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)造

1）筒殼①組成：殼面、邊梁、橫隔②幾何尺寸a跨度/波長：長殼=1.5～2.5；短殼=1～0.5b失高：f≥(1/10～1/15)跨度c殼板厚：現(xiàn)澆式≥50裝配式≥30小跨度=50～60，大跨度≥80③邊梁形式④橫隔形式屋頂—

4大跨度建筑屋頂

邊梁形式橫隔形式屋頂—

4大跨度建筑屋頂橫隔形式

屋頂—

4大跨度建筑屋頂2)球面殼①組成：殼面、支承環(huán)②幾何尺寸a跨度：可達(dá)100米，多用60米以下b失高：f≥(1/8～1/4)跨度c殼板厚：現(xiàn)澆式≥40裝配式≥30③支承環(huán)：同筒殼邊梁屋頂—

4大跨度建筑屋頂3)雙曲扁殼①組成：殼面、邊緣構(gòu)件②幾何尺寸a跨度：經(jīng)濟(jì)跨度30～60米b失高：f≥(1/5～1/6)短邊長度c殼板厚：跨度30～60米時，板厚50～100③邊緣構(gòu)件a薄腹梁b拉桿拱c桁架d密柱曲梁屋頂—

4大跨度建筑屋頂

屋頂—

4大跨度建筑屋頂屋頂—

4大跨度建筑屋頂

4)雙曲拋物面殼①組成：殼面、邊緣構(gòu)件②幾何尺寸a跨度：單塊柱網(wǎng)可達(dá)30x30米b失高：f≥(1/5～1/8)短邊長度c殼板厚：跨度30～60米時，板厚50～100③邊緣構(gòu)件：桁架、密柱邊梁、剛性墻5)自由曲面殼①自由山丘型②低壓薄膜型③懸掛布型屋頂—

4大跨度建筑屋頂（1）體系構(gòu)成1）索網(wǎng)2）支承結(jié)構(gòu)（2）特點1）跨度大，空間靈活2）利用鋼索受拉、砼受壓，自重輕，節(jié)省材料3）施工方便4）造型新穎，適用性廣5）由于風(fēng)力作