屋面平改坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

【摘要】闡述了針對(duì)不同形式“平改坡”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、節(jié)點(diǎn)做法等，施工時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，分析了“平改坡”的重要意義。

【關(guān)鍵詞】平改坡；鋼結(jié)構(gòu)

1、“平改坡”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 砌體結(jié)構(gòu)的“平改坡”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以某工業(yè)廠區(qū)內(nèi)磚混結(jié)構(gòu)設(shè)備用房平改坡工程為例進(jìn)行介紹。

該建筑為二層砌體結(jié)構(gòu)，縱橫墻承重體系，橫墻間距3.6m，共10間，縱墻間距5.74m，原屋面標(biāo)高為6.600m，總建筑面積為413.28㎡；磚墻采用MU7.5粘土磚，磚壁柱采用MU10粘土磚，砂漿均采用M5混合砂漿砌筑。

1.1.1 基礎(chǔ)做法

對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的建筑，在與原有承重墻重合的位置增做臥梁或架空梁（梁的兩端擱置在原有承重墻的位置上）。本項(xiàng)目是采取前一種方式，臥梁有兩大作用，作用一是在構(gòu)造上防止新做的鋼結(jié)構(gòu)柱腳將原屋面防水層破壞，將來(lái)照成漏水隱患，作用二是將屋架鋼柱的集中力轉(zhuǎn)換成線荷載傳遞給砌體結(jié)構(gòu)磚墻，并且由于原砌體結(jié)構(gòu)建造年代較早，層間沒(méi)有圈梁，屋面圈梁僅120厚縱向鋼筋為2A8鋼筋，因此屋架鋼柱無(wú)法在此做柱腳必須在原圈梁上面做一道臥梁，臥梁與砌體結(jié)構(gòu)之間的剪力傳遞采用短鋼筋插筋，短鋼筋采用植筋方式與原屋面的承重墻體連接。沿原屋面四周植入1根B12間隔1000的鋼筋，并且在臥梁中隔2米預(yù)埋A50套管排水，本做法見(jiàn)圖1。

1.1.2 骨架做法

骨架是以單跨門(mén)式剛架為主，現(xiàn)場(chǎng)焊接鋼屋架。斜鋼梁及鋼立柱采用熱軋普通槽鋼，立柱間距3600mm，跨度5740mm。屋面檁條采用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼，山墻處墻面檁條采用熱軋等邊角鋼。立柱均落在承重墻頂新增設(shè)的臥梁上，柱腳為鉸接節(jié)點(diǎn)，斜鋼梁與立柱連接為剛接節(jié)點(diǎn)。鋼架兩端縱向設(shè)置A10圓鋼剪刀撐設(shè)花籃螺絲拉緊裝置，屋面梁間設(shè)置A10圓鋼水平剪刀撐設(shè)花籃螺絲拉緊裝置，整個(gè)屋面屋架自身為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)屋面臥梁與原結(jié)構(gòu)連為一體。

屋面板采用V125型彩色壓型鋼板，板厚0.8mm，壓型鋼板連接形式采用自攻自鉆螺栓。

1.2 框架結(jié)構(gòu)的“平改坡”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以某工業(yè)廠區(qū)內(nèi)框架結(jié)構(gòu)設(shè)備用房平改坡工程為例進(jìn)行介紹。

該建筑為框架結(jié)構(gòu)，地上一層，地下一層，柱距為7mx8m，原屋面標(biāo)高為4.800，局部屋面標(biāo)高為7.000?？蚣苤孛鏋?00x400。結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C20。

1.2.1 基礎(chǔ)做法

對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑，可以采用在原有框架柱上直接立鋼柱的形式，但為了考慮防水問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)為接長(zhǎng)原框架柱500mm， 6B12鋼筋與原混凝土柱植筋連接，柱腳為鉸接連接。鋼柱腳采用預(yù)埋方式與接長(zhǎng)的框架柱連接。一個(gè)柱腳預(yù)埋4根20地腳螺栓。

1.2.2 骨架做法

是以雙跨門(mén)式剛架為主，現(xiàn)場(chǎng)焊接鋼屋架。斜鋼梁及鋼立柱采用熱軋H型鋼，立柱間距7000mm，跨度為5000mm和8000mm。屋面和墻面檁條均采用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼。立柱均落在原有框架柱上，柱腳為鉸接節(jié)點(diǎn)，斜鋼梁與立柱連接為剛接節(jié)點(diǎn)。屋面橫向水平支撐，其交叉斜桿采用圓鋼及花籃螺絲拉緊裝置，水平剛性系桿采用熱軋H型鋼，立柱垂直支撐采用熱軋雙拼角鋼和熱軋單角鋼，橫向水平支撐及垂直支撐設(shè)置于端部開(kāi)間。屋面板采用V125型彩色壓型鋼板，板厚0.8mm，壓型鋼板連接形式采用自攻自鉆螺栓。圖2為鋼結(jié)構(gòu)骨架圖（原屋面有高差），

2、建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題

2.1 屋面平改坡做法分為3種構(gòu)造做法：第一，利用原有建筑物檐溝排水；上述兩個(gè)項(xiàng)目均采用該方法進(jìn)行排水。第二，拆除原有女兒墻做鋼筋混凝土檐溝排水。第三，在原有建筑女兒墻上做檐溝排水，分鋼筋混凝土檐溝和鋼檐溝兩種做法。

2.2 坡頂?shù)钠露确譃?種：21.8°（1：2.5）、26.57°（1：2）、30°、35°、40°，設(shè)計(jì)者可根據(jù)設(shè)計(jì)需要做適當(dāng)調(diào)整。上述兩個(gè)項(xiàng)目坡度均采用21.8°（1：2.5）。

2.3 原屋面為女兒墻的建筑，做在女兒墻頂上新檐溝的排水口應(yīng)與原有的排水管對(duì)應(yīng)，并將新的雨水管引入原排水管的雨水斗，同時(shí)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頂意外漏下來(lái)的雨水。

2.4 凡新增設(shè)的圈梁、臥梁影響原有屋面排水處，均應(yīng)在梁的底部預(yù)留排水孔或鋼管排水。上述1#高爐水渣轉(zhuǎn)鼓液壓站就是在臥梁梁底預(yù)埋A50套管用于排水。

2.5 凡外露的金屬與木材配件均需做防銹、防腐及表面涂層處理。除當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)有要求者外，一般平改坡的鋼結(jié)構(gòu)部分不刷防火涂料。

2.6 廚房排煙道應(yīng)采用輕質(zhì)材料延伸出坡屋頂，伸出屋面高度≥600mm。衛(wèi)生間透氣管應(yīng)接出坡屋面上，并設(shè)置人孔，人孔的凈尺寸為550mm×550mm。

3、施工前的準(zhǔn)備工作與施工中的注意事項(xiàng)

3.1 “平改坡”施工圖設(shè)計(jì)之前應(yīng)按原有建筑物的竣工圖、地質(zhì)資料與房屋的現(xiàn)狀情況做結(jié)構(gòu)分析，凡是墻體、磚垛、基礎(chǔ)等達(dá)不到安全規(guī)范要求的均需加固處理。

3.2 對(duì)于設(shè)有架空隔熱層的原有平屋面，施工前應(yīng)拆除架空隔熱板及支撐墩子，清掃干凈，并應(yīng)注意保護(hù)好原有防水層，如有損壞應(yīng)修補(bǔ)好。

3.3 在施工之前對(duì)原有建筑物的屋頂現(xiàn)狀做實(shí)地測(cè)量，避免新做坡鋼結(jié)構(gòu)返工。

3.4 在施工“平改坡”基礎(chǔ)中，需破壞原有局部屋面保溫層與防水層，這就要求在工程完畢以前必須有嚴(yán)格的防雨措施?？梢圆捎媚_手架鋼管做骨架支撐，上滿鋪彩條布。新做基礎(chǔ)與原屋面連接位置需做好卷材防水。

3.5 在“平改坡”整個(gè)施工過(guò)程中，都應(yīng)注意保護(hù)原有屋面的防水層。

3.6 在“平改坡”施工過(guò)程中，拆除原有避雷帶，新做避雷帶沿坡屋脊、檐口及山墻上重新敷設(shè)避雷帶并與原引下線連接。

4、“平改坡”的重要意義

4.1 房屋內(nèi)溫度得到顯著改變

平屋面改成坡屋面，可使室內(nèi)溫度得到較大改善，屋面的隔熱保溫效果顯著提高，扭轉(zhuǎn)“冬冷夏熱”的局面。據(jù)有關(guān)部門(mén)實(shí)驗(yàn)，平屋面的頂層室內(nèi)溫度在夏季比其它樓層要高3～4°C，即使采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的保溫隔熱材料，此問(wèn)題仍然不可避免。而經(jīng)過(guò)“平改坡”后，頂層變?yōu)椤胺琼攲印?，夏季避免?yáng)光直接照射，冬季避免冰雪直接覆蓋，加之通風(fēng)采光條件較好，與改造前相比，已變?yōu)椤岸臎觥薄?/p>

4.2 從根本上解決屋面滲漏的通病

由于現(xiàn)場(chǎng)施工和管理水平的限制，防水材料的使用壽命遠(yuǎn)小于住房本身的使用壽命，屋面滲漏的通病至今未能根除。屋面滲漏維修很麻煩，有時(shí)要維修好幾次才能修好根源，即使暫時(shí)修好了，因?yàn)椴牧鲜褂脡勖邢?，也不能保證長(zhǎng)久不漏。而經(jīng)改造后，維修容易，成本也便宜了很多。改成坡屋面后，可完全解決屋面滲漏問(wèn)題大大減少日后維修費(fèi)用，解除后顧之憂。

4.3 可豐富建筑立面景觀

站在高的建筑物上往下看，有時(shí)看到低矮建筑平屋頂上垃圾、廢棄物亂扔，雜草叢生。經(jīng)過(guò)改造后，能徹底消滅這種臟、亂、差的現(xiàn)象，還能改變呆板的火柴盒式屋頂造型。紅瓦、碧樹(shù)、藍(lán)天的確給人以視覺(jué)享受，更符合美學(xué)原理。

4.4 可節(jié)省寶貴的土地資源

經(jīng)平改坡后，可以利用原有平屋頂作為活動(dòng)使用空間，這樣一來(lái)，可以大大節(jié)省土地資源。

結(jié)語(yǔ)：

“平改坡”結(jié)構(gòu)傳力體系一般為：屋架→承重墻或框架柱→基礎(chǔ)→地基傳遞荷載，結(jié)構(gòu)原則以原建筑的承重墻或框架柱承重。一般采取門(mén)式鋼架，即柱腳鉸接，柱頂剛接的形式。改造中應(yīng)盡量采用建筑新技術(shù)、新材料，例如可采用輕質(zhì)墻體材料，輕型屋面材料、新型屋面防水材料，用于減少建筑物重量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）

[2]多層住宅平屋面改坡屋面工程技術(shù)規(guī)程（DG/TJ08-023-2006）

[3]門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102-2002）

[4]平屋面改坡屋面建筑構(gòu)造（03J203）