屋盖结构 第11章翻译 王老师.docx

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屋盖结构第11章翻译王老师

第11章屋盖结构

屋顶必须有一个屏蔽空气和水蒸汽的防水层，以防止水分在屋盖组件上积聚，隔热和通风以排出居室空间的湿气。

在加拿大，大多数房屋采用框架预制木桁架结构并有供暖，设有通风的阁楼空间。

大教堂天花板和平屋顶没有阁楼空间，但在顶部必须有一个保温隔热的排气空间以消除水分。

陡峭的屋顶往往比平或低坡屋顶更容易排水。

屋顶的坡度用垂直分量表示上升的比率，或上升，总是首先注明。

有两个公约用于表达屋顶的坡度和比例。

严格的公约是基于框架格的运用，一贯表示为12，根据12英寸到一英尺。

例如，一个斜率为45°的屋顶被表示为一个12/12斜率。

一个4/12坡度的屋顶斜率为每12英寸上升4英寸。

用比率来表示，对于坡度小于45°的，第一个数（垂直分量）总是作为1。

例如，1:

5的比例表示1个垂直单位比5个水平单位。

对于斜率大于45°的第二个数字（水平分量）总是作为1。

例如一个5:

1，表示5个垂直单位比1个水平单位。

应避免使用混乱的不一致单位，如1毫米比10米。

比率以分数表示，4/12严格定义为1：

3。

在特殊的高精确度要求下坡角表达式是可接受的。

坡屋顶坡度的变化从1:

6到1:

1，或者更多。

屋面坡度的影响，如各种屋面材料所需的最低坡度，以减少水通过屋顶防水层的危险。

沥青瓦允许的最小坡度为1:

6，对于屋面坡度为1:

3或更高和坡度小于1:

3的有不同的安装要求。

这是每种屋面材料的最小允许坡度。

屋顶托梁和椽条的各种等级和种类的木材尺寸和各种活荷载在表29—32（P.295-301）。

坡屋顶

预制屋顶桁架通常用于建造住宅屋顶。

椽条桁架现场施工时有时会用到。

在倾斜的屋顶中，人字形屋顶是最容易建造的。

其他的斜坡结构，如屋脊或L形的屋顶，也可以用桁架构筑（图77）。

图77L形屋盖体系

预制屋顶桁架

预制屋顶桁架提供许多优点。

它们被设计用来承受桁架将要承受的雪荷载，用高质量的质量控制来制造，减少木材浪费和加快房屋建造的过程。

他们支撑屋面板的表面，提供顶棚装修材料施工和空间保温的表面。

高脚式桁架（图78）用于大多数新房子，因为他们在屋檐下提供了一个更深的空间，以容纳更多的保温。

在大多数建筑规范的节能要求导致桁架、椽条和屋顶托梁在外墙外面使用垂直尺寸为300毫米或更大的框架。

图78高脚式屋盖桁架

阁楼空间通过屋檐和屋脊提供很容易的通风。

在大多数情况下，桁架的设计要跨越从没有中间承重墙的外墙到外墙，以支持屋顶荷载（图79），这给内部规划提供灵活性，因为隔墙放置可以不考虑结构要求。

在设置内部隔墙之前，可将连续的气密层和蒸汽缓凝剂应用到桁架的底面上。

预制桁架应存放在建筑工地平整干净的区域内。

短于6米（20英尺）跨度的桁架通常由手工安装。

桁架较长的需要特殊的吊装技术，以避免损坏。

图79预制桁架类型图80屋盖桁架临时支撑

桁架必须小心地提升到垂直位置，以防止过度的横向弯曲。

山墙桁架首先放置并支撑在地面和墙壁上。

每一个附属桁架被提升到位置，一般是中心600毫米，用脚钉在顶板位置临时支撑（图80）。

当所有的桁架被正确定位，他们接受永久的上弦平面横向支撑（图81），横向永久网格部件支撑或下弦平面。

当应用覆面板时屋顶的刚度增加。

桁架必须按照制造商说明安装和支撑，不得切割或改变。

图80屋盖桁架永久支撑

坡屋面现场安装

对现场施工，用椽条或桁架构造的人字形屋顶是最简单的屋顶结构（图82），他们具有相同的长度和模式，可以很容易建造。

天窗可以提供额外的光，空间和通风（见图88）。

四坡顶设计采用常见的椽条搭接在脊板上，屋脊椽条为屋脊短椽提供支撑（图83b）。

图82屋顶结构图88典型天窗框架

图83屋脊椽条支撑

适宜居住的阁楼空间需要足够的保温，气密系统和蒸汽隔层在5章讨论。

框架构件尺寸列在表29至32（页295-301）可能需要增加提供额外的保温空间去满足节能要求，或用木框架在屋顶增加额外的空间。

平顶搁栅是用来支撑天花板装修并作为外墙之间的联系，在某些情况下，还要抵抗椽条的反作用力。

他们也可能提供屋面荷载通过用作中间支撑的椽条转移到矮墙上，在这种情况下就必须相应的大小（见表33303页天花板托梁跨度）。

平顶搁栅也支持楼面荷载，确定什么样的尺寸要从地板搁栅表中查询。

（见表19和表20页283一285）。

对于坡屋顶框架的规格材，在内墙和外墙施工完成后椽条建立在墙框架上后用将天花板搁栅钉在合适位置，这是因为椽条的推力会推向外墙。

天花板搁栅一般附属在椽条下端的坡屋顶，坡度为1:

3或更大。

为了防止椽两端向外移动，搁栅钉在两侧的椽条上（图83）。

因为四坡屋盖的椽条是垂直于天花板托梁的，脊梁的存在可以把短椽聚向天花板托梁（图85）。

搭接与钉将托梁连接在一起或剪接它们的中心于承重墙上，以对抗椽反作用荷载提供连续的连接。

连接所需的钉子数量取决于屋顶的斜坡、椽的间距，雪荷载和房子的宽度（见第288页第24页的钉钉要求）。

图85四坡椽条

额外的屋面荷载施加于矮墙，选择搁栅大小时必须考虑吊顶搁栅与矮墙成直角（图84）。

在托梁宽度增加到下一个标准宽度时通常会提供屋面坡度大于1:

4的额外所需强度。

当坡度为1:

4或更少时，屋顶搁栅尺寸通过屋顶搁栅跨度表来确定（表29和表30页295-297）。

由于四坡椽条通常比普通或短椽更高出约为51毫米（2英寸），他们沿端壁的空间减少到一定程度，在低坡屋顶，可能没有足够的空间来安装外屋顶搁栅在正常的隔墙空间内。

在这种情况下，双头隔板用于定位适合的可用空间（图85），尾搁栅就附属和用斜叉钉钉到外墙板和钉到双头搁栅上。

这些尾搁栅的间距一般与主要的屋顶搁栅一样。

椽条沿长度方向上在屋脊处切合适的角度，在屋檐处切V型槽口（称为鸟嘴接口）。

椽条的跟部或下部应直接承载在外墙上。

根据设计的屋顶和外墙的形状放置椽条：

直接放在墙板上（见图83）；

椽条板钉在天花板托梁（见图84）；

在外墙板的承重墙上（图86）。

最后一种方法是使用一部分外墙嵌入。

屋顶搁栅沿伸出外墙钉在椽条边。

这为承重墙的横向稳定提供支持和椽条两端提供稳定性。

脊板（见图83）或脊梁（见图84）是用来保证一个水平的山脊线和方便布置椽条位置。

直立的椽条成对的钉在脊板或梁上。

脚钉在椽条下端的壁板上。

定位并将每对椽条互相直接对接或并排钉在脊梁上，但间距不超过其厚度。

并排是需要维持椽垂直定线对齐，下端固定在屋顶搁栅上，并搭接（而不是靠在一起）在中心承重墙上（见图84）。

屋顶坡度小于1:

3的应垂直支撑在脊顶。

这可以通过一个38/140毫米（2/6英寸，常规）的脊梁支撑，间隔为1.2米（4英尺）的38/89毫米（2/4英寸）的垂直支柱支持（见图84）。

以用承重墙代替脊梁。

由于脊支持并不是导致屋顶构件向外推的结果，下端反作用力椽条之间的连续牵制并不必要有。

脊梁也需要更陡的坡屋顶椽外端不能绑在一起抵抗推力。

图86承重墙支撑的高脚椽条

一般在脊梁和外墙之间为了减少椽跨度使用中间支撑。

这减少了所需的椽条大小，因为跨度的测量是从中间点到脊梁或支持的屋檐

屋顶椽条的坡度1:

3或更多的，中间支撑通常由38x89毫米（2×4英寸，常规）的支撑柱钉在每对椽条侧面。

由于这些衔接是在压缩和屈曲的，衔接超过2.4米（8英尺）长的应提供横向偏转支撑。

通过19毫米/89毫米（1x4英寸，常规）的钉以直角钉在中心附近连续的构件上，以76毫米（3英寸）的钉在每个构建末端（见图83）。

屋顶椽条坡度小于1:

3的通常是由一个承重矮墙设置中间支撑（见图84），构件方式和承重隔墙一样，除了椽条直接放置在墙骨柱上，单板上部才可以使用。

在斜坡屋盖中，支柱也可以用中间支承椽条。

一个38/89毫米（2/4英寸，常规）支柱（见图86）是钉在每个椽侧支撑在承重隔墙上。

任何支柱的角度不应小于水平45°。

屋顶格栅处的直角椽条可以通过放置在梁上的屋顶格栅处中间点之间的矮墙支撑。

嵌在横梁两端的砌块和外墙承重隔墙上的梁的底面至少在屋顶饰面上25毫米（1英寸）范围内。

该空间防止梁损坏天花板完成时，偏转屋顶负荷。

梁也可以作为屋脊和屋谷椽条的中间支撑。

屋脊和屋顶的荷载可以通过屋顶框架来传递到梁上。

在中间支持要求一些在屋顶端部的椽条，一个简单的支持可以通过梁（有时称为“定位板”）由两根38x89毫米（2/4英寸，常规）构件钉在一起，设置子边缘，钉在椽条底部。

这种梁支持在其长度沿38/89毫米（2/4英寸，常规）的中间承重墙上公共支承点向外辐射的支柱上。

两端被切成合适的角度并安全地钉到合适位置。

屋脊和屋谷椽条的应比普通的椽条厚大约50毫米（2英寸）（图83、85和87）。

这一额外的厚度提供了切角的插入椽条的全幅接触。

在屋脊屋顶，插入椽条被钉在屋顶椽条和墙面板上。

在屋面时，插入椽条被钉在屋脊椽条和屋脊上。

老虎窗框架，使每侧的椽条双倍支持在墙骨柱和屋谷椽条上。

屋谷椽条的顶端由加厚椽条之间的横撑支撑（图88）。

施工最常用的方法是在天窗构建框架之前安装屋面板，然后沿着框架构件的开孔周围裁切覆面板。

地梁板附加到覆面板围护的墙骨柱上，老虎窗也钉在墙体覆面板的基础支撑上。

图87屋谷结构图88典型天窗框架

山墙端部结构

屋顶框架构件安装完毕后，将山墙墙骨柱钉牢到位。

在没有完工的阁楼上可以放置与墙平行的墙骨柱。

切割墙骨柱端面角度以适应椽条，用脚钉将墙面板钉到墙骨柱上，至少用四个63毫米的脚钉钉在椽条每一端（图89）。

山墙屋顶的结构如图89和图90所示。

图89望板支撑的山墙宽跨结构

图90小跨山墙结构

屋顶结构小于300mm的山墙端面通常不用悬挑椽条框架构件（见图90）。

19毫米钉板固定在山墙端面上方椽条上。

短撑中心间隔600mm用于支撑底面覆盖。

这些短撑用脚钉钉到悬挑椽条上。

底覆盖然后用钉将檐板钉到这些支持短撑上。

山墙端延伸出墙面超过300的应由所谓的“望板”支持（见图89）。

山墙墙骨柱放置平行于板的窄面，并增加顶梁板。

望板构件的大小通常与椽条相同，中心间距为600毫米。

端部支持通过钉连接第一根椽条和山墙顶梁板的内部。

短撑然后按装在屋顶覆面板和封檐板边缘线之间。

底盖是钉在这些支撑构件上，增加加强板。

望板的长度应至少是屋顶悬梁宽度的两倍。

双根椽条是用来支撑望板构件内端面，望板结构在屋顶内部的长度要超过一个半椽条的长度。

低坡屋顶

低坡屋顶必须比斜屋顶建造更多的泛水，因为排水较差。

他们有时支持屋面板或台阶或偶尔的交通，因此必须进行持久保护，耐磨材料。

椽条也作为“屋顶托梁来使用，他们的大小是由屋顶和天花板的负荷锁决定（见表29和表30页295-297）。

椽条选择结构满足与否，然而，提供足够的深度去满足保温和屋顶的空间通风。

在这种情况下，应使用更广泛的木材或工程木制品。

低坡度屋顶通常放置水平或近水平的屋顶托梁，屋面板和屋面放在托梁上。

底部的屋顶托梁支撑天花板。

斜坡至少1:

50就需要排水。

坡屋顶通过横木架在承重墙顶或加入一个渐变条托梁的顶部。

当悬梁支撑低坡屋顶时望板椽条通常用于支撑（图91）。

如果望板椽条结构进入吊顶面积超过一个半托梁空间，两屋顶搁栅钉在一起形成一个短撑。

一个外椽条横撑端钉到望板椽条和屋顶托梁上。

这作为钉支撑屋面板、檐板和底盖。

图91带悬挑的低坡屋顶的典型结构

屋顶空间通风

屋顶空间为了保温始终要提供足够的通风。

在阁楼空间和低坡屋顶积累的水汽可以在寒冷的天气大量凝结造成损害。

由于大多数类型的屋顶膜是高度耐蒸汽传输，蒸汽不通过它们和通风需要去除进入屋顶空间的蒸汽。

在寒冷的天气中，通过天花板保温和阳光照射产生的热量散失，可以提供足够的热量融化屋顶上的积雪，而不是在突出的屋檐上。

从积雪融化的水在屋檐和悬顶冻成冰坝，这是暴露在四周的室外温度比屋顶的冷，因此。

这可能会导致水回到屋檐下，穿透屋顶渗漏到墙壁和天花板（见图100）。

在保温和通风屋顶之下的屋顶覆面板组合将在冬季充分保持其中密封的阁楼处于低温度，有助于防止屋顶上的雪融化。

屋顶和外墙之间的隔热层上方的空间允许从屋檐到阁楼空间的通风。

当没有空气挡风板时，间隙必须至少63毫米。

如果使用挡风板间隙可以减小到25毫米（参见图24第56页）。

屋顶坡度大1:

6或者更大的都要求有一个通畅通风口，在水平面上测量的通风面积至少为保温区域的天花板面积的1/300。

屋顶坡度小于1:

6，面积至少要达到1/150天花板面积。

屋顶，山墙或檐式通风口可以使用这一参数（参见图92和图93）。

通风口必须均匀在底部的空间和顶部分布置至少25%喷口区域。

图92屋顶底部通风图93高层屋顶通风

如果保温垫设置在低坡屋顶的屋顶与天花板托梁之间，必须提供保温顶部和底部屋面板之间的通风空间至少有63毫米。

这可以通过将38/64毫米跨檩条上实现，并在正确的角度，屋顶天花板托梁。

跨檩条可变形以提供所需的坡屋顶（见图25，57页）。

如果刚性保温垫安装在屋顶上的覆面板下（和下面的屋顶覆盖），天花板上的空间不通风。

通风口不得让雨、雪或昆虫进入。

如果排气口是湿气入口的潜在来源，则需要挡板以减少空气流量。

耐腐蚀的金属或塑料材料应用于通风口和筛选通风机开口。

除了非常小的阁楼空间，阁楼需要通风开口。

开口的面积必须至少0.32平方米，尺寸不小于500毫米。

屋顶格栅的间隔和尺寸选择

问题

选择最小的天花板格栅要满足以下条件：

条件

阁楼是不可进入的，不用于储存的。

屋顶支撑保温和内墙完工。

跨度为4.3米。

屋顶搁栅间距为400毫米。

用材类型和等级指定SPF2等级和更好的。

选择

使用表33（第303页）。

选择38×140毫米作为屋顶格栅。

注：

按照国家建筑规范，木框架构件的标准间距表示为从实际英制尺寸的“柔性”变换。

例如，中心间距为12，16和24英寸的分别转换为中心间距为300，400和600毫米。

为了适应普通规格为1220x2440mm（4×8英尺）的板材产品，如石膏板、定向刨花板、胶合板、框架构件的实际中心间距一般分别调整为305，406和610毫米。

图94屋顶格栅规格

屋顶椽条的跨距和尺寸选择

问题

选择最小尺寸椽条，屋顶跨度要满足如下条件：

条件

建筑位于渥太华。

指定屋顶雪荷载为1.72千帕（36磅/平方英尺）。

屋面坡度为1:

3。

椽条跨度为4.7米（15英尺6英寸）。

用材类别和等级指定SPF2级和更好的。

使用木板屋面。

椽条下端被限制。

选择

使用表格31（第299页）。

可接受的椽条包括：

中心距为300毫米（12英寸）用38x184毫米（2x8英寸）。

中心距为600毫米（24英寸）用38x235毫米（2x10英寸）。

注：

椽条也必须足够深，以满足保温层的需要。

图95屋顶椽条

屋顶格栅的跨距和尺寸选择

问题

根据屋顶跨度选择屋顶格栅如下。

条件

建筑位于渥太华。

指定屋顶雪负荷为1.72千帕（36磅/平方英尺）。

屋面坡度为1:

3。

屋顶格栅跨度为4.19米（13英尺9英寸）。

用材类型和等级指定SPF2级和更好的。

使用木板屋面。

屋顶搁栅的下端约束。

选择

使用表29（第295页）。

可接受的屋顶格栅包括：

中心距为400毫米（16英寸）的用38x235毫米（2x10英寸）。

中心距为600毫米（24英寸）的用38×286毫米（2×12英寸）。

注：

屋顶格栅也必须足够深，以满足需要的保温层。

图96屋顶格栅

可持续住房分析

能源效率

使用高脚式桁架或椽条/屋顶格栅能提供足够深的高质量外墙保温。

考虑在屋檐使用足够深的高脚式桁架，以容纳比建筑规范要求更高的保温水平。

考虑增加屋顶框架构件的深度或减少它们之间的间距，以适应未来的太阳能光热和光伏电池板。

咨询结构工程师。

资源效率

资源效率

预制屋顶桁架广泛用于住宅屋顶框架结构。

桁架采用高效布置，选择木材和金属板提供大跨度，对比木材作为椽条和搁栅，大大减少了所需的木材数量。

它们提供以下优点：

设计适合当地气候条件。

快速竖立导致早期完工。

充足的保温和通风空间。

尽可能满足屋顶形状。

消除现场裁切。

承受能力

事先规划，阁楼空间可以转化为高品质的生活空间。

这是经济的，因为它提供了额外的空间，而不增加建筑物的占地面积，并利用现有的屋顶。

规划阁楼房时考虑这些因素：

规划楼梯的位置，以便进入未来可能扩展的适合居住的阁楼空间。

应用天花板保温，在转换期间保温可转移到屋顶组件。

确保屋顶总成能容纳足够的隔热层和通风空间。

陡峭的屋顶斜坡更有效地排积雪和雨水，比低斜坡的屋顶需附加更多的阁楼柱。

初步放置或规划未来的服务，如电力、管道、供暖、通风电缆和电话。