坡屋面的建模改进

坡屋面造型美观，利于排水，南方的住宅、别墅以及公共建筑中经常采用。这种屋面做法，闷顶层和坡屋顶层在建筑平面周边存在交接，两层板共用一层梁，这就给我们的结构计算带来了小小的挑战。众所周知，常规的结构设计软件都是以“层”为单元组装生成计算模型的，各种计算参数跟“层”也是有着密切的关联，层高的变化对计算结果有着直接的影响。但坡屋面的部分构件是跨越层的，建模时很难进行“层”的划定。早些年碍于计算软件的局限性，一般分成两层建模计算，层高取屋脊高度的一半（简称“分层法”）；随着这些年软件的不断改版升级，这种坡屋面也可以在一层建模得以实现（简称“共层法”）。很显然，后者更接近真实。那么这两种计算方法，计算结果究竟有什么差别呢？笔者手边刚好有一个坡屋面的项目，分别按上述两种方法用YJK3.0进行建模计算，计算结果会详细列出，供读者甄别。

项目概况：四层框架结构，顶层采用坡屋面，设防烈度6度（0.05g）,设计地震分组第一组，抗震等级四级，Ⅳ类场地，混凝土C30,钢筋HRB400级。两种建模方式荷载和构件尺寸均相同。坡屋面如图一所示：

平面布置如图二所示：（平面进行了适当简化）

下面是两种计算方法（共层法和分层法）的模型概况：

图三共层法模型

图四分层法模型

经过计算，可以得出两个模型的总体计算指标如下：

可以看出，两个模型的周期和位移验算结果均满足现行规范的要求；但在软弱层和薄弱层的验算中，共层法可以达到规范的限值要求，而分层法由于顶部两层层高相差悬殊，所以存在明显的薄弱层和软弱层。从这个指标来看，共层法具有明显的优势。

下面我们再来看看屋面主要构件的计算配筋结果：

图五分层法闷顶层配筋结果

图六分层法坡顶层配筋结果

图七共层法三维配筋结果

对比发现,共层法计算的大部分梁配筋相较于分层法有所增加，增幅在10%~35%之间。比较典型的就是垂直于屋脊方向的框架梁，共层法的计算结果普遍增大，而且闷顶层的框架梁处于偏心受拉状态，这个是分层法没有体现出来的。