Strat后處理生成的坡屋面三維實體圖：
1、工程概況及背景
該工程建于安徽蚌埠市，為帶坡屋面的多層框架結(jié)構(gòu)，為一整體建筑分縫斷開后的一個獨立結(jié)構(gòu)。
在工程結(jié)構(gòu)封頂后，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)梁多處出現(xiàn)裂縫。為分析裂縫產(chǎn)生的原因，用Strat軟件進行多方面的分析。
原設(shè)計結(jié)構(gòu)計算時，由于現(xiàn)有各軟件不能計算坡屋頂，頂層坡屋頂沒有計算，僅將坡屋頂?shù)暮奢d作為均布荷載加在下一層樓面上。而在結(jié)構(gòu)布置中，坡屋面層增加了很多短柱，改變了傳力途徑，這種簡化計算方法明顯存在誤差。
坡屋面下一層結(jié)構(gòu) 坡屋面結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)橫切面
2、Strat軟件結(jié)構(gòu)計算
利用Strat軟件的空間三維建模功能，對結(jié)構(gòu)不作任何簡化，完全按坡屋面的實際情況建模。并利用軟件空間曲面導(dǎo)算面荷載的功能精細地導(dǎo)算坡屋面分布恒載和活荷載。
原設(shè)計計算將坡屋頂層不計算，計算模型過于粗糙。為對比計算結(jié)果，同時用TBSA將坡屋頂作為一個平屋面進行對比計算。
對于結(jié)構(gòu)底層，由于受坡屋面的影響小，兩種計算方法的配筋基本一致。由于Strat按新規(guī)范計算，TBSA仍按89規(guī)范計算，Strat的配筋比TBSA的偏大。
對于坡屋面的下一層，受坡屋面的影響顯著。Strat的計算計算中考慮到了坡屋面的斜梁的起拱作用，主要受力梁的配筋顯著減小。考慮不同規(guī)范的差異，最大處相差一倍以上。
對于坡屋面本身，TBSA的配筋也普遍比Strat大。尤其是支撐斜梁的縱向主梁，TBSA的結(jié)果超出Strat很多。
TBSA一層配筋(局部) Strat一層配筋(局部)
TBSA坡屋面下一層配筋(局部） Strat坡屋面下一層配筋(局部)
TBSA坡屋面層配筋(局部) Strat坡屋面層配筋(局部)
兩種模型計算的差異，可以通過Strat計算豎向恒載作用下的內(nèi)力分布情況說明。如下圖所示，在重力荷載作用下，由于斜梁的起拱作用，坡屋面立柱的軸力為拉，且拉力達到10T(同時鄰近結(jié)構(gòu)柱軸力也僅為30T)。也就是說，小立柱不但沒有將坡屋面的荷載傳到下一層，反而減小了下一層水平梁的受力。
(計算模型采用剛性樓層假定，按剛性樓層假定，樓面內(nèi)的水平力由平面內(nèi)剛度極大的樓板承擔(dān)，因此水平梁的軸力為0)。
如此同時，坡屋面本身的重力作用，和通過小立柱承擔(dān)的下一層結(jié)構(gòu)的荷載，部分轉(zhuǎn)化為斜梁的軸向壓力，因此減小了斜梁的彎矩和剪力。對于混凝土梁，壓力作用是有利的，能顯著減小截面的彎、剪配筋。Strat軟件的梁配筋計算時，加入了軸力因素。
原設(shè)計中，立柱按受壓配筋，未進行軸拉驗算，必然存在安全隱患。
通過該工程的計算表明，對于坡屋面結(jié)構(gòu)，將荷載疊加到下一層，或?qū)⑵挛菝胬接嬎悖荒苷_反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際受力情況。按這種方法設(shè)計，均可能存在安全隱含。尤其對于多層結(jié)構(gòu)、小型結(jié)構(gòu)，這種坡屋面的影響更不能忽視。
3、Strat計算坡屋面陽光照射下的溫度作用
該工程結(jié)構(gòu)封頂時正值夏季。裸露的坡屋面在陽光直射下，溫度會高于下部結(jié)構(gòu)的溫度而產(chǎn)生膨脹。對于這種三面找坡的坡屋面結(jié)構(gòu)，屋面的膨脹會在下部樓面的縱、橫向梁內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力。不能排出這種由溫度產(chǎn)生的軸向拉力導(dǎo)致梁開裂的可能。
Strat計算時，取消剛性樓層假定，按實際情況布置樓面樓板、和坡屋面的屋面板。在屋面樓板中加上溫度荷載，并將溫度荷載作為在恒、活、風(fēng)、地震之外的獨立荷載工況。
在后處理構(gòu)件配筋時，將溫度荷載作為一種活荷載參與荷載組合，考慮梁的軸力作用，計算梁的拉彎、拉剪作用下的配筋。
計算結(jié)果表明，考慮溫度作用后，梁、柱配筋會有所增加。但考慮到當(dāng)時結(jié)構(gòu)荷載未達到全部的設(shè)計荷載，且原設(shè)計中的配筋富余，溫度作用不會導(dǎo)致梁的開裂。在屋面溫度作用下，結(jié)構(gòu)的變形如以下各圖。
屋頂溫度作用下結(jié)構(gòu)整體、縱切面、橫切面變形圖
（資源來自STRAT）
