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1、,屋顶,第六章 屋顶,1 屋顶的形式及设计要求,2 多高层建筑的屋顶,3 坡屋顶,4 大跨建筑屋顶,屋顶1 概述,1 屋顶的形式及设计要求,1.1 屋顶形式,1.2 设计要求,(1)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, 结构要求:强度、刚度 功能要求:排水、防水、保温、隔热 造型要求:形成建筑轮廓 其他要求:生态、节能,屋顶 2 多高层建筑屋顶,2 多高层建筑屋顶,2.1 屋顶构造层次,隔热层 防水保护层 防水层 结合层 找层 保温层 隔蒸汽层 找层 找坡层
2、结构层 顶棚层,屋顶 2 多高层建筑屋顶,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 防水材料:单块面积大,则坡度小,以防为主,以排为辅。 年降雨量: 使用特点:上人屋面取12%;非上人屋面取23% 3)屋面排水坡度的形成 材料找坡:(又称:垫置坡度、填坡) i5% 特点:在结构层上铺设轻质材料形成坡度,如:炉渣 结构找坡:(又称:搁置坡度、撑坡) i25% 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。,屋顶 2 多高层建筑屋顶,(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
3、用 2)有组织排水 适用范围 年降雨量较大、标准高、属多高层、位于严寒地区 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。 b 檐 沟: 0.51%,净宽200,最浅处深度120, c 雨水口:集水面积150200m2 ,高层屋面以100m2为限 d 落水管: 镀锌铁皮等 75 、100、125 ,间距1824m 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
4、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 (4)屋顶排水设计 注意屋面排水系统图的画法,屋顶 2 多高层建筑屋顶,2.3 多高层建筑屋顶造型设计,屋顶造型方法 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 3 坡屋顶,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: 面层
5、瓦 基层椽子、挂瓦条、望板 3)顶棚 4)保温隔热层 (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: 无组织外排水 檐沟外排水 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:700900mm 檩条与屋面板之间设椽子:11.5m,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:4001200mm 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 (3) 板式结构的屋
6、顶 屋面板铺瓦 a 屋面板嵌缝找后,以草泥或炉渣灰窝瓦 b 找后,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) 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 板宽600,板长=2.44.0m c 板的固定:坐浆并用预埋于基层的钢筋套接 构件自防水屋面 (多用于单层厂房中),坡度 i1:2(26) 冷摊瓦屋面 檩条 椽子 挂瓦条 瓦 椽子:4060或5050400;挂瓦条:3030,间距330 屋面板瓦屋面 屋架(或檩条)望板干铺油毡顺水
7、条(压毡条) 挂瓦条瓦 注意: 压毡条(顺水条)或挂瓦板均应有利于排水. 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. 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. 纤维板或芦瓦屋面 椽子上顺水搭接铺钉纤维板或芦用麦秸泥粘瓦,屋顶 3 坡屋顶,3.3 坡屋顶细部构造,3.3.1 瓦屋面,屋顶 3 坡屋顶, 瓦屋面的细部构造 1) 檐口 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:500800mm;(屋架附木) 挑长:400mm;(挑檐木) d. 钢筋砼挑檐梁或现浇檐沟:长3
8、00400mm; e. 女儿墙檐口:设钢筋砼檐沟板,上铺防水卷材,并做泛水 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; 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300500mm; 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,(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
9、右搭接半波宽度,3.3.2 波形石棉水泥瓦屋面,30米,小跨度 3060米,中跨度 60米,大跨度,4 大跨度建筑屋顶,4.1 大跨度建筑概况,4.1.1 定义,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,按网架结构设计规范规定,(1)古典大跨结构(2000多年前文艺复兴) 特征: “砖石结构”,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.1.2 大跨度建筑的发展过程,(2) 面大跨结构(19世纪后半叶二战) 特征:“桁架、刚架、拱结构”,(3)新型大跨结构(二战) 特征:“薄壳、悬索、网架”,(1)大跨建筑主要承受竖向荷载 1)高层结构 荷载:水荷载为控制因素 构件:竖向悬臂构件柱(线),墙(面),筒(体) 变形:水侧移
10、2)大跨结构 荷载:竖向荷载为控制因素 构件:水简支构件 变形:竖向挠曲,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.1.3 大跨度建筑的结构特征,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,(2)大跨结构是梁结构的演变,(3)新型大跨结构的特点 整体上是空间结构 跨度大,可覆盖巨大的室内空间 矢高小、曲率缓,可有效利用空间 厚度薄、自重轻,节省材料 形式多样,可适合于各种形状的面组合,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,(1) 拱结构的特点 拱是一种推力结构:在竖向荷载下产生水推力 拱是一种无矩结构:通过合理拱轴可使杆件无弯矩 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 三铰拱 两铰拱 无铰拱 2)按
11、外形 双折线型 圆弧线型 抛物线型,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.2 拱结构,(3)拱结构的主要尺寸 跨度: 公建主体3040米,可达到95200米, 经济跨度80100米 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=(1/101/5)L 公建主体 f=(1/51/2)L (4)拱结构屋盖布置 跨度4060米时 拱间距610米,设上弦横向支撑及纵向支撑 跨度70120米时 拱间距915米,采用相距36米的成对拱,(5) 拱结构支座处理 由拉杆承受推力 由框架承受推力 基础承受推力 刚性水构件承受推力,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,(1)刚架结构的特点 内力分布均匀 结构轻巧,
12、节省材料,制作方便 空间高度大 结构刚度差 (2)刚架结构的形式 1)按组成 三铰刚架 两铰刚架 无铰刚架 2)按断面 实腹式 格构式,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.3 刚架结构,(3)刚架结构主要尺寸 1)跨度 实腹式:5060米 格构式两铰刚架: 60120米 格构式无铰刚架:120150米 折线弓形刚架:4050米 高1520米 2)断面 实腹式梁高 h=(1/121/20)L 设预应力拉杆 h=(1/301/40)L 格构柱宽同横梁节间 57米 折线弓形刚架梁高、柱宽 (1/151/25)L,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,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
13、 2)实腹刚架支座 固定支座 细石砼填实 铰支座 沥青麻丝填 3)格构刚架支座 板式支座 支反力100t 臼式支座 支反力100t 衡支座 支反力100t,(1) 桁架结构的特点 将受弯杆件转化为轴力杆件 充分利用三角形的刚性特点 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: 三角形 L18m,I=1/51/2 梯 形 L=1836m,f/L=1/61/8 拱 形 L=1836m,f/L=1/61/8 折线形 行弦,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.4 桁架结构,桁架结构形式,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,(3)桁架结构节点构造
14、1)支座 板支座 滚轴支座 2)屋架端部 内天沟式 自由落水 外天沟式,(1)网架结构的特点 整体刚度大,稳定性好,为空间多向受力状态 杆件受力合理,能充分利用材料特性 高跨比小,能有效利用空间 杆件规格少,便于工厂化、装配化 建筑造型新颖,可适合于多种面 (2)网架结构的型式 1)按材料 木、钢砼、钢、组合式,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,4.5 网架结构,2)按外形 板网架 a.交叉桁架体系 b.角锥体系, 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,(3)板网架 1)交叉桁架体系 两向正交正放: 适用于正方形面 两向正交斜放:适用于矩形面 三向交叉网架:适用于圆形、三角形、多边形面 2)角锥体系 三角锥体 四角锥体 六角锥体 3)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 1/101/13 1/81/12 3060m 1/121/15 1/111/14,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,屋顶 4 大跨度建筑屋顶,(4)板网架构造 1)支承方式 四边支