1、1上海平改坡屋面钢结构体系（上海市建筑科学研究院，上海 200032）摘 要 平改坡工程是解决老住宅防渗防漏，隔热的利民工程，又是改善城市面貌的形象工程。自 1999年开始，七年来积累了许多成熟的设计施工经验，并卓有成效的提高了居民的住宅条件与居住环境，本文主要结合上海浦东金阳小区平改坡工程对平改坡屋面结构体系及其计算方法，构造节点作以介绍。关键词 平改坡 钢结构 卧梁 1. 设计原则上海平改坡工程，由上海市住宅建筑发展中心统一组织领导。自 1997 年开始，七年来积累了许多成熟的设计施工经验，并开始制定多层住宅平改坡技术规程，它明确规定：1. 本体系适用于七层以下砖混结构，对普通多层住宅应观
2、察是否有开裂和沉降不均匀现象，当发现有严重开裂和沉降不均匀现象，应通过检测确定。2. 对于底层为框架上部为砖混住宅，当屋面上有预制隔热板可卸下荷重，本身结构良好的可考虑实施平改坡结构工程。但对底层为两层框架上部为砖混住宅不应实施。3. 全框架结构住宅一般不宜实施。4. 平改坡结构设计原则为等效荷重转换，即将原有隔热板，支承墩子拆除，替换成轻钢结构平改坡荷重。考虑到老建筑基础经十年以上压实，承载力可提高 10%左右，再加上不考虑抗震加固，只要原建筑本身结构良好，一般可不考虑对原建筑复核。2.平改坡屋面结构体系平改坡屋面主结构为钢梁，钢柱，及承重墙上的钢筋混凝土卧梁组成的刚架或称钢框架结构。屋面为
3、角钢檩条，木基层，彩色沥青瓦。如下图 1，2 为平改坡屋面全刚架及半刚架立面。图 3 为屋面卧梁与刚架立柱连接详图。图 1 图 2 屋面刚架，半刚架立面 图 3 屋面混凝土卧梁与立柱连接详图图图1图22钢梁规定采用 2L63X40X5，钢柱统一采用钢管 60x4,钢柱下部根部与卧梁为固接，其余铰接。檩条采用 L63X40X5，间距 700mm。平改屋面结构体系设计的特点是卧梁设计，卧梁是为屋面承重墙与刚架立柱连接设置的重要构件。如下图 4 为卧梁与原屋面连接详图。图 4 卧梁与原屋面连接详图显然，屋面卧梁与住宅承重墙形成了刚体，平改坡钢管立柱与组合角钢斜梁组成刚架并可靠的支撑在其上。它与通常所
4、说的屋架已有了本质的区别，一般住宅平改坡不需设置支撑系统，仅当结构超长或平面复杂，坡屋顶形式复杂，檐口处女儿墙较高时，方予以考虑。如下图 5 为平改坡刚架计算所采用的结构计算简图。图 6 图 5a 全刚架计算简图图 5b 半刚架计算简图3.平改坡工程实例本文主要介绍上海浦东金阳小区住宅平改坡工程，该工程为 1994 年竣工的六层砖混结构住宅，原结构楼板及屋面板均采用预制空心板，平屋面排水坡度 2%，根据住户及物业管理部门反映，屋面较严重渗漏，且顶层住户夏季较热，该小区总建筑面积为 88900。经调查该小区各栋建筑结构良好，符合平改坡条件，通过多次建筑方案并报上海住宅建筑发展中心审批，坡屋顶形式
5、基本采用四坡，歇山形，老虎窗形式以三角形为主。如下图 6，7分别为小区点状住宅屋面刚架平面布置图及屋面卧梁平面布置图。 12WL3图 6 屋面刚架，半刚架平面布置图 图 7 屋面混凝土卧梁平面布置图屋面卧梁平面布置是关键，它必须与建筑要求的屋面刚架相对应，又必须考虑卧梁应落在原结构承重墙上，严禁卧梁置于空心楼板上，建筑要求的四坡屋顶及各种形式屋顶则通过全刚架及半刚架合理组合实现。平改坡钢架荷载应考虑结构自重恒载，屋面活载，以及屋顶处风荷载，计算按图 5 简图，采用中国建筑科学研究院 PKPM 钢结构程序或其他相关程序，计算表明，当屋面刚架斜梁采用 2L60X40X5 时，最大应力比为 0.72
6、，而钢管立柱则由长细比控制。左图 8 为刚架斜梁与钢管立 柱连接详图。下图 9 为刚架与屋面檐口连接 接详图。图 8 屋面刚架斜梁与钢管立柱连接详图 图 9 屋面刚架与屋面檐口连接详图经计算，平改坡屋面轻质挂瓦，木基层，防水层荷载为 0.3KN/,刚架及钢檩条0.06KN/,新增卧梁平均自重 0.75KN/,则平改坡屋面总重量为 1.11KN/,与拆除的原屋面隔热板重量大致相当。这也就是平改坡等效荷载设计的概念。WGJ2WGJ21WGJ1WGJ2WGJ22 WL-1J22TGTGL1WJL-1WL-12TGWJL-1TG2WGJ2 TGL2WJL-1W-12TGTJT44.平改坡设计若干问题4
7、.1 由于平改坡屋面刚架与通常屋架不同，故一般住宅平改坡不需设置支撑系统，仅当结构超长或平面复杂，坡屋顶形式式复杂，檐口处女儿墙较高时应当考虑，如左图 10 为檐口处刚架支撑设置图。4.1 由于平改坡屋面刚架4.2 关于卧梁设置屋面卧梁是使屋面刚架能可靠支撑在住宅承重墙上的重要构件，设计时即要考虑建筑坡屋面要求，又要考虑卧梁与原屋面的连接且不能破坏屋面防水层。图 10 屋面檐口处刚架支撑设置图关于屋面上有水箱时的处理这是平改坡设计常遇到的问题，常采用的方法有两种，第一种是将坡屋面包水箱的方法，此时需要提高坡屋面坡度以解决这一问题，显然将增大用钢量，但结构设计施工较为简单，方便。第二种方法是水箱外露如下图 11b 所示，此种方法结构施工较为复杂，但节省钢材，设计采用何种形式应根据具体情况而定。图 11a 屋面包水箱结构图 图 11b 屋面水箱外露结构图关于屋面上老虎窗的设计老虎窗设计是平改坡的亮点，它又是解决屋面通风采光的必要措施。应根据周围建筑特性采用不同风格，以取得与周围建筑协调。5. 结束语平改坡工程是解决老住宅防渗防漏，隔热的利民工程，又是改善城市面貌的形象工程，本文根据实际工程介绍了上海平改坡结构体系，但必须根据实际情况具体设计，且2L634051x8x5应贯彻经济适用，尽量注意美观的原则。
