钢筋混凝土异形坡屋顶结构计算分析研究

Sichuan Building Materials

第45卷第8期2019 年 8 月钢筋混凝土异形坡屋顶结构计算分析研究崔路苗（长治职业技术学院，山西 长治046000）摘要：针对两坡屋面设老虎窗是否加边梁问题进行了探

讨，考虑了斜坡屋面的屋脊线对楼板的分割作用，以及坡度

对象进行分析。1.1两坡及老虎窗屋面变化对坡屋面内力的影响。并对实际工程设计施工中应注 意的相关问题提出了建议。两坡 坡度为25。，老虎窗屋面坡度为45。，板厚

取120 m叫屋面恒载5. 5 kN/m2，活载2 kN/m2;分三种情况 进行分析。关键词：坡屋顶；有限元法；折梁；斜板；拉梁

中图分类号:TU375 文献标志码:A文章编号：1672 - 4011（ 2019） 08 - 0104 - 02

回滦矗回DOI：10. 3969/j. issn. 1672 — 4011. 2019. 08. 048

优先出版时间：2019 -08 -01 11 ：13 ：13 优先出版地址：http：//Ens. cnks. net/kcms/

detail/51.1175. TU. 20190801.1112.004. ht/1The research of calculation and analysis of reinforced concrett anisotropic slops roof structurr

CUI Lumiao（Changzhs vocationol and technicol college,

Changzhs 046000, Chino）Abstract: In this paper, the problem of whether te add side

beams te the dormeo Windows on t/c sloping rofs is discussed.

The effect of the ridge One of slope roof on the flooo and the sn ouenoeoZsoopeohangeon thesnteonaooooeoZsoopeoooZaoe

considered. Some suggestions aro put forward on the problems

thatshouod bGpasd atntson tosn poaotsoaoGngsnGGosngdGssgn and oonstouotson.Key words: sloping oof ； finitt element method ； folded beam ；

inclined plate ； tension beamo前言目前钢筋 坡屋顶的应用十分广泛，

在实际设工中岀

难点和疑点： 坡

的布置没有 的原则，如有的 斜 加梁,特别还有 加老虎窗的坡 ，随 加梁的情况大量存在， 在使用结构分析软件进行建模时，布置的 到

处理⑴不 ，而在设计中常使用的软件对 也未明，但是如 正 坡 结构的实际受力情况却绕不开这个 ， 大部分设计人员却对 有足够的重视。其次是到目 有确定的容易操作的计算方法和适用的设计理论

坡 的设计，比如目 设计人员在建模:在处理坡 结构时， 将竖向荷载 加到进行计算，或将坡

算。事实，双坡屋顶上设置老虎窗的受力情形

折板⑵结构.1计算模型本文利用solidworks有限元软件,把多坡屋面作为研究

收稿日期：2019 -07 -17作者简介：崔路苗（1978 -）,女，山西

人，硕士研究生，讲师，国家，主要 建筑抗震等课程的教学工作。・104・1） 双坡屋面内老虎窗设边梁以及拉梁。2） 双坡 虎窗不设 及 。3） 坡

不设置 。另外，每种情况又各分三种情况:不设

、两侧设 、均设 。1.2多坡屋面受力情况1・2.1上

点模型1、模型2、模型3中均考虑了老虎窗是由一块板弯

折组成，折受力情况

， 模型1根据老虎窗外 加 进行有限 分

算， 在 分 三种情况:纵向 都不加 、纵向 加 、纵向各轴全部加 。

算

：老虎窗加 纵向全不加 ，位 大为3.077 mm，岀 的位置在

的位置偏的位置，岀现正弯矩值，应力 大部位岀现在斜梁和框

架柱的 处，其次岀现在 斜梁和 的 处，最大力达到8. 77 MPa；老虎窗加 纵向，部分加

,位 大为1.7 m叫岀 的位置区别 的情况，移动到B轴和E轴中间的两块斜 中，应力最大部位岀现在中与中折 处，最大 力达到3.504 MPa,和 述 条件不加

较，两 与 的应力 减小。老虎窗加 纵向部分全加 ，位 大值为1. 514 mm,力最大部位岀现在老虎窗和斜

处,最大应力达到3.19 MPao模型2也

分为三种情况，

种 况不加； 种 况部分加 ， 三种 况 加 ， 种况， 较模型1中的情况，最大 力增大，为9.249 MPa,位置在横向框架的梁、 处， 中 和中斜梁的交处，而位

况比较，位 减

2.8 mm,虎窗不设 加强了板整体刚度； 种 况，最大应力

减力、， 虎窗与斜 的尖端处应力集中现象比较 ， 处力也

减力、， 架位置。而位

大值岀现在B轴和E轴中间的两大斜

中，位移1.5 mm， 述 况均有 减 ，的刚度要求;第三种情况，最大 力为4. 340 5 MPa,最大 位 1.409 mm；对 与模型1的 三种情况，最大 力增

大，位 减小;模型3 ,分 三种情况， 种 况不加 ， 种 况部分加 ， 三种 况 加 ，一种情况最大应力为9. 338 MPa,最大位

3. 076 mm。第二种情况最大应力为5.061 8 MPa,最大位 1.593 2 mm；第三种情况最大应力为4. 959 MPa,最大位

1. 593 mm。种模型的比较分析， 模型2、3不设老虎

窗

，最大位移和最大应力增加均不 ，而增加 对减 大位移和最大应力作用 。

增设老虎窗 ，减 了 ， 对减小位移和应力有作用，

，相对第45卷第 8 期

2019 年 8 月

6 g 坊

Vol.45,No.8August, 2019Sichuan Building Materials

,虎窗 虎窗 的设置 不设。 牺 间 的,所需 设置，对 升结构的整体刚度有的受力不大，可处全,补强老虎窗洞口周边被 的刚度，并对 的洞口受力 限，不 特性， ，另外，两坡 和老虎窗的 刚 座 ，斜受力 到 的设置对 间使用 设置

再采取加强钢筋补强 证洞口加强钢筋的 长度,减少老虎窗洞口四周应力集中现象。依 关 程⑷定， 斜板局部 的办法是限 厚 ， 到在实际坡

与 斜梁、水 整体 的 件， 力增强。 外刚度较小,且受到一定的 荷载的

或加腋。对 虎窗与斜板的

中， 长向在一起，改变了到 斜板平面分量⑸，有 部采取减少应力的

1・2.2

。， 处形成类似门式刚架的受处受到正弯 用，而在对比模型1、2、3不加

力体系，折在

生 外 ， ，建斜板厚度不 向跨度的1/35，选用的混凝土等级介于C25 ~C35,钢材应为HPB335

产生负弯 用，折 截面均有受拉部分， 从 -或 HRB400 级。到 方向，折 压力逐渐增大。部分或全部加， 处的应力 减小。模型1、2、3处 力口 的况，上部架体系实际上构成了一个 三角桁架的受力体系， 在 增设水 分量导致

承受坡 产生的水平

产生的弯矩差值。 水 起到了弦拉杆的作用，对坡 斜折梁和柱的 效的减小了 端弯矩。1.2.3 对坡屋面 的影响⑶针对

用 ，有图1实例结构模型，25。、30。的斜坡 分别进行SolidWorks。根据计算结果，有限元分 算,恒荷载、活荷载取值 可以得岀如下变 ：1)两坡

受坡度变化的影响。通常对于斜坡屋顶板跨3.5-6叫斜板厚度为100 ~ 120 mm就可以达到设计要 求。根据计算分析结

理想的斜坡 及

坡度20。~30。。在 区间，随着坡度增大，

呈现减小的趋势，水

2 )位坡

弯矩和应力总体的轴向拉力会 减小。图2 阳台剖面实体模型斜折 的中 弯矩随着斜坡 '坡度的增加呈 增大的趋 ， 折 的 力随 坡 度的增加 长受压逐渐变为在 周围受拉， 周围受压,且坡度越大坡 处相互 用

处压力增大。随着坡度的增加中柱与角 渐减力3结论在实际工程中 根据实际需 设 斜坡 ， 在 证结构 和实用性的 ， 设折板形成坡 ， 定程度 的主次 分 的 置设计方法， 减少了 况 、柱的置，增加了建筑的使用空间，实用性和经济性都得到了 的 ；在实际设 程中，对 设计、施工均比较复杂的坡 ，建 用有限元软件建立计算模型， 进行分 算，找岀 受力的

，而力差值逐2工程实例某

结构，主体结构为地上2层加 ，设 度7度，地震分组一组，+ 场地。结构 置呈矩形，主顶由两坡组成和两个老虎窗四坡屋面组成(见图1 ~2 )。重 探讨斜坡 结构构件如 置、如何进行分析和设计，使之适用 斜坡 的配筋设，

，然后采取 ，保证斜坡

的设 。'ID：008275]广大设计人员参 种最不利荷载工况 算并参考钢筋

用。 讲， 斜的弯参考文献：[1 ]高向阳•钢筋混凝土框架的屋面斜梁在结构分析中的合理实

现[J] •徐州工程学院学报,2006,22(3 )：133 -135.[2]刘 •钢筋 坡

力口，斜坡 压弯构件设中对深梁构造的要求加强配筋。坡 双层双向根据计算结果的最大配筋进行配置,的结构设计[J] •建筑科学,2007,斜板的转折 处，应采取有效的加强 。|1证全部钢筋的受力达到设 求，可在加强钢筋处加定位骨架 定 斜坡板的加强钢筋。次是关于斜坡 的开窗、开洞 选择斜坡屋面板的反弯

23 (9) ： 140 -142.[3 ]中华人民共和国建设部.V形折板屋盖设计与施工规程:JGJ/T

21 -1998 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,1998.[4]张伟,刘俊•钢筋

坡

有限元分析[J] •建筑结构,开洞，在虎窗侧向布置 ， 置翻2009,39(2) ：85 -87.-105 -