屋面向导（自动屋面）
本文介绍 StatiCAD 的屋面向导（自动屋面）如何根据屋面多边形一步建立完整的四坡、双坡或混合式木屋面、钢屋面或轻钢屋面。要单独添加屋架和檩条，请参见屋架向导和屋架间自动布置檩条两文。
图 1 – 建在三层钢筋混凝土建筑上的四坡屋面（三维预览）
1. 关于本文
向导根据屋面多边形和各边坡度建立四坡、双坡或混合式屋面的几何形状，并一步把完整的木结构承重体系添加到分析模型中：椽条、檩条、屋脊梁、斜脊梁和斜沟梁、山墙边椽、立柱、斜撑以及封檐板。屋面覆盖层荷载以椽条线荷载的形式施加，或者将一块多边形楼板按屋面划分网格。可以在屋面上为塔楼、竖井或烟囱开设洞口（第 10 节）；一个宏可将绘制在洞口边缘处的墙的顶标高设为洞口边梁的标高（第 11 节）。
版本：屋面向导可在 StatiCAD 的所有版本中使用（与屋架向导和檩条向导相同）。钢屋面选项（第 5.1 节）在 StatiCAD Ultimate 和 Hybrid 中提供，轻钢屋面选项仅在 StatiCAD Ultimate 中提供。
示例采用一栋 20 × 10 m 的三层钢筋混凝土建筑：以最上层的梁轴线作为屋面多边形，建立坡度为 33% 的四坡屋面。
2. 工作原理
2.1. 屋面几何
屋面多边形即支承线：椽脚所坐落的墙或梁的轴线。每条边都赋予一个坡度（百分比）；标记为山墙的边，其屋面为竖直面（双坡屋面的山墙）。向导将各边向外偏移一个挑檐长度，得到檐口线，并采用加权直骨架（weighted straight skeleton）方法建立屋面：每条边的坡面按各自的坡度升起，坡面相交的线即为屋脊（水平）、斜脊（凸角处）和斜沟（凹角处）。对于非矩形平面（L、T、U 形以及带斜边的多边形），该方法同样能给出正确的屋面；不同的边坡度和山墙可以组合使用。
挑檐长度是水平尺寸，适用于采用默认坡度的边；对于坡度不同的边，挑檐长度会相应调整，使所有坡面的檐口保持在同一标高（连续的檐沟线）。山墙边还会再延伸一个“山墙挑檐”长度；屋脊和檩条伸出山墙之外，其端部由山墙边椽连接。
2.2. 构件
| 构件 | 布置 | 连接 |
|---|---|---|
| 椽条 | 在每个坡面上垂直于檐口，按给定间距布置，并相对于坡面中线对称。在斜脊和斜沟旁边缩短（短椽条）。 | 在支承线处和与檩条相交处分段（连续梁）。屋脊/斜脊/斜沟端铰接。檐口端为悬臂。 |
| 檩条 | 等高线：在所有坡面上位于相同标高，形成在斜脊和斜沟处相接的闭合环。过于靠近坡面顶部的檩条会被省略（屋脊梁已足够）。 | 位于椽条轴线所在的平面内（同心）。两端铰接。在立柱点和斜撑点处分段。 |
| 屋脊 / 斜脊 / 斜沟 | 骨架线。共线的各段构成一根构件。 | 在支承线处、檩条端部和立柱点处分段。 |
| 山墙边椽 | 沿山墙挑檐的外边线布置。 | 采用椽条截面。 |
| 立柱 | 位于檩条和屋脊下方；下端位于楼层顶标高处（第 6 节）。 | 下端铰接，上端连续；StatiCAD 的“屋架立柱”类型（不会自动获得支座）。 |
| 斜撑 | 从每根立柱向两侧，沿其所支承的檩条/屋脊方向布置；与立柱成给定角度。 | 两端铰接（仅受轴力）。若在立柱上放不下，则按相同角度缩短。 |
| 封檐板 | 沿檐口线布置，连接椽条尾端。 | 连续。 |
| 墙顶垫木 | 沿支承线布置（可选，默认关闭）。 | 若支承线上有钢筋混凝土梁，则与该梁重合。 |
| 洞口边梁 | 沿屋面洞口的边缘布置，位于屋面坡面内（第 10 节）。 | 在被截断构件的端部处分段，这些构件铰接于其上。在位于单一坡面内的洞口中，它与洞口边椽铰接；在其他洞口中，其转角为刚接。 |
| 洞口边椽 | 位于单一坡面内洞口的两侧，沿坡向通长布置（第 10.3 节）。 | 与椽条相同，采用洞口边梁截面。 |
| 木柱（独立屋面） | 位于支承线上每个椽条、斜脊/斜沟和山墙节点的下方，自楼层底部起（第 4.3 节）。 | 木柱/立柱类型：底部自动获得支座，顶部连续。 |
2.3. 与分析模型的连接
在有限元模型中，除非一个构件的端点位于另一个构件上，否则两者不会相连。因此，向导会显式地建立每一个连接点：
- 边吸附：边梁的有限元节点线位于其定义的轴线上，而不在梁的中心（示例中位于中心外侧 12.5 cm 处）。“将边吸附到梁的 FEM 线”（Snap edges to beam FEM lines）开启时（默认），多边形的边会被移到 30 cm 范围内平行梁的节点线上；这样，椽脚和斜脊端部便与梁相连。
- 分段：椽条在与檩条相交处分段，檩条和屋脊在立柱和斜撑的端部分段，斜脊和斜沟在檩条端部分段。
- 合并：距离小于 6 cm 的端点会被合并（以免在程序 5 cm 节点容差范围内错开的梁漏掉连接）。
- 柱平面范围：程序会用一根虚拟梁，把落在柱平面范围内的梁端连接到柱轴线上。只有当梁端位于柱的标高范围内时才建立这种连接；远高于柱顶的椽条、屋脊和檩条端部不会与柱相连。因此，在柱轴线上，椽条同样保持全长和规则的间距。
3. 打开向导与屋面多边形
向导有三种打开方式：左侧工具栏中 Truss（屋架）和 Purlin（檩条）按钮下方的 Roof（屋面）按钮、绘制 › Roof (automatic roof wizard)...（屋面，自动屋面向导），以及 宏 › Roof wizard (automatic roof)...（屋面向导，自动屋面）。屋面建立在当前楼层上；在基础层无法打开向导。
屋面多边形可通过以下两种方式之一给定：
- 所选多边形楼板：如果打开向导时在平面图中选中了一块多边形楼板，其角点即成为屋面多边形。窗口打开期间，也可以使用“从所选多边形楼板获取”（From selected polygon slab）按钮。此时，屋面覆盖层选项会自动切换为“将源多边形楼板按屋面划分网格”（Mesh the source polygon slab onto the roof）。
- 在平面图中绘制：“在平面图中绘制”（Draw in plan）按钮会关闭窗口；在平面图上依次点击支承线的各个角点（Shift：正交）。点击第一个点或单击右键即可闭合多边形（至少 3 个点），向导随即重新打开。位于同一直线上的中间点会被合并。
图 2 – 屋面向导：左侧为平面预览（坡面、构件、边编号），右侧为屋面（Roof）选项卡
4. 屋面选项卡（Roof）
4.1. 坡度与山墙
默认坡度（Default slope；以百分比表示，旁边显示对应的角度）是新边的坡度；“应用到所有边（清除山墙）”（Apply to all edges (clears gables)）会把所有边设为该坡度并取消山墙。边表格列出每条边的长度、坡度和山墙状态。坡度单元格可以编辑；按 Enter 或移到其他单元格时，新值即被应用。勾选山墙（Gable）复选框，或在预览中点击某条边，即可切换山墙（至少须有一条边保持为坡面）。预览中的边编号显示在圆圈内；山墙边显示为紫色。
图 3 – L 形屋面：两翼端部为山墙，内角处为斜沟；三维预览可通过鼠标拖动旋转
4.2. 檐口与标高
| 设置 | 说明 |
|---|---|
| 水平挑檐长度（Eave overhang (horizontal)） | 椽条尾端伸出支承线之外的长度（默认 50 cm）。 |
| 山墙挑檐（Gable overhang） | 屋脊和檩条伸出山墙边之外的长度（默认 30 cm）。 |
| 支承标高（Seated on） | 当前楼层顶部（Top of active storey，默认）：屋面支承在最上层的楼板/梁标高处。当前楼层底部（屋面层）（Base of active storey (roof storey)）：屋面位于单独的屋面层上，支承在该楼层底部（下层的梁上）；在没有楼板的楼层上，向导会自行选择此项。 |
| 支承线附加标高（Bearing line offset） | 椽脚高出支承标高的高度（例如矮墙）。 |
| 将边吸附到梁的 FEM 线（Snap edges to beam FEM lines，≤ 30 cm） | 见第 2.3 节。 |
| 木材（Timber） | 所有屋面构件的材料（项目中和材料库中的木材）。 |
单独的屋面层与模态分析：在采用刚性隔板的模态分析中，没有楼板的屋面层的隔板主节点不与任何节点相连，因此模态求解可能不收敛。当屋面与建筑一起分析时，请将屋面建在最上层的顶部（默认）。
4.3. 独立屋面分析
要脱离建筑单独分析屋面（例如在空项目中），请勾选独立屋面分析（无建筑）（Standalone roof analysis (no building)）。此时，程序会在通常支承于梁上的节点下方，自楼层底部起布置柱：檐口内侧的椽脚、斜脊和斜沟的角点，以及山墙线上的檩条和屋脊节点（木屋面中为木柱/立柱（Timber Column/Post），钢屋面中为钢柱，轻钢屋面中为轻钢柱）。它们以柱而非屋架立柱的形式生成，因此柱底会自动获得支座。柱截面通过“柱 b × h”（Column b × h；木材，默认 12 × 12 cm）或柱型钢（钢、轻钢）设置。
檩条和屋脊下方的立柱同样下延至楼层底部并成为木柱；勾选该选项后，立柱布置方式会切换为“等间距”（Equal spacing）。屋面支承在当前楼层的顶部；支承标高和梁吸附不再使用（显示为灰色）。
图 4 – 独立屋面分析：椽脚下方自楼层底部起的木柱，以及下延至楼层底部的立柱；右侧为屋面选项卡中的该选项
柱数量与分析：每个椽脚下都布置一根柱，因此柱间距等于椽条间距（12 × 8 m 的示例中为 80 根柱）。在空项目中，10 × 6 m 和 45 × 24 m 四坡屋面的分析均已完成，未出现悬空构件或奇异矩阵警告；柱底均获得固端支座。
5. 构件选项卡（Members）
在此输入椽条的间距和截面；檩条（开/关、默认坡度下的水平间距、截面）、屋脊梁、斜脊/斜沟梁、山墙边椽、封檐板和墙顶垫木可分别开启或关闭，并输入其截面（b × h，cm）。默认截面：椽条 5 × 10（间距 50 cm），檩条 10 × 12，屋脊梁 12 × 16，斜脊/斜沟梁 10 × 16，立柱 10 × 10，斜撑 8 × 10，封檐板 3 × 15。
檩条标高通过将屋面最高点的高度等分求得：间距为默认坡度下的水平距离（例如 200 cm × 33% → 标高步长最多 66 cm）。摘要行显示实际的标高步长。
图 5 – 构件（Members）、立柱（Posts）和荷载 / 屋面覆盖层（Load / cladding）选项卡
5.1. 钢屋面与轻钢屋面
在屋面（Roof）选项卡中将材料类型（Material type）设为钢（Steel）或轻钢（Light-gauge steel）后（钢：Ultimate 和 Hybrid；轻钢：仅限 Ultimate），构件（Members）、立柱（Posts）和洞口（Openings）选项卡中的 b × h 输入框会被每个构件组的型钢系列（profile family）和型钢（profile）取代；独立屋面的柱截面同样变为型钢。材料列表显示钢材牌号（默认 S235）。更改类型时，材料、型钢和布置（椽条和檩条间距、立柱、斜撑）会恢复为该类型的默认值；坡度、多边形、檐口、洞口和荷载设置保持不变。
| 类型 | 布置 | 默认型钢 |
|---|---|---|
| 钢 | 主椽条沿每个坡面以不超过 400 cm 的间距均匀布置；檩条（水平间距 150 cm）位于椽条之上；檩条、屋脊梁和封檐板以轴线偏心（偏移，第 5.2 节）的方式搁置在椽条之上。檩条、屋脊梁和封檐板在每根主椽条处和支承线处分为独立的跨（Lb = 跨度；在有限元模型中连续）。立柱和斜撑关闭；屋面覆盖层荷载施加于檩条（第 7 节）。 | 椽条 IPE 200，檩条 IPE 120，屋脊梁 IPE 160，斜脊/斜沟梁 IPE 200，封檐板 UPN 120，墙顶垫木 IPE 160，立柱 HE 100 A，斜撑 IPE 100，柱 HE 160 A |
| 轻钢 | 与木屋面的布置相对应：C/Σ 椽条间距 60 cm，檩条位于椽条下方，立柱和斜撑开启；屋面覆盖层荷载施加于椽条。椽条上翼缘用螺钉固定在屋面覆盖层上（有侧向约束）（Rafter top flange screwed to cladding (restrained)）默认勾选（正弯矩下不发生侧向扭转屈曲）；如果覆盖层未用螺钉固定，请取消勾选。 | 椽条、檩条、屋脊梁、墙顶垫木 CC C150x80x20x2；斜脊/斜沟梁 CC C200x80x16x2；封檐板、立柱、斜撑 CC C100x60x18x2；柱 CC C150x80x21x2,5 |
图 5a – 钢屋面（12 × 8 m 四坡屋面，30%）：主椽条均匀布置，檩条间距 150 cm；按构件组指定型钢
图 5b – 轻钢屋面：C 形椽条间距 60 cm，椽条上翼缘用螺钉固定在屋面覆盖层上
在洞口边梁一行中选择“(rafter)”（椽条）时，洞口边梁采用椽条的型钢。摘要行给出总重量（kg）。钢构件按钢构件进行验算，轻钢构件按轻钢构件进行验算；不足构件的高亮显示和计数（第 9.3 节）对两者均适用。
双坡钢屋面的屋脊：在不设立柱的双坡钢屋面中，屋脊梁是山墙与成对椽条之间的承重梁。在一个 10 × 8 m 的示例中，默认的 IPE 160 屋脊梁（以及选用 UPN 100 时的檩条）不满足要求；对于较长的屋脊，请在其下方设置立柱，或采用更大的屋脊型钢。采用默认型钢的 12 × 8 m 四坡屋面没有不足构件（最大比值 0.32，IPE 200 椽条；檩条为 0.28）。
5.2. 轴线偏心（偏移）
构件（Members）选项卡末尾的轴线偏心（偏移）（Axis eccentricity (offset)）选项将檩条、屋脊梁和封檐板相对于椽条的偏心计入模型。有限元节点仍与椽条共用（构件分段和连接不变）；只是构件轴线通过偏移（ofset2）平移。当项目设置中开启“在系统刚度矩阵中考虑Offset1和Offset2值”（Consider Offset1 and Offset2 in the system stiffness matrix；默认开启）时，偏心计入分析，三维视图中构件按偏移后的位置绘制。
| 选项 | 钢屋面（默认开启） | 木屋面和轻钢屋面（默认关闭） |
|---|---|---|
| 檩条 | 檩条搁置在椽条之上：轴线位于椽条顶面 + h檩条/2 处 | 椽条搁置在檩条之上：檩条轴线位于椽条底面 − h檩条/2 处 |
| 屋脊 | 屋脊梁搁置在椽条之上 | 椽条搁置在屋脊梁之上（屋脊梁在下） |
| 封檐板 | 封檐板搁置在椽条端部之上 | （无此选项：封檐板是椽条端部的端板） |
倾斜椽条的顶面和底面在竖向距其轴线 h椽条/(2·cos α)；檩条采用所在坡面的坡度，屋脊梁和封檐板采用默认坡度。示例：IPE 200 椽条、IPE 120 檩条、坡度 30% → 檩条轴线位于节点上方 10.44 + 6 = 16.44 cm；5 × 10 木椽条、10 × 12 檩条 → 位于节点下方 5.22 + 6 = 11.22 cm。这些选项随项目一同保存。
图 5c – 钢屋面的轴线偏心选项（构件搁置在椽条之上）
6. 立柱与斜撑
立柱布置在檩条和屋脊梁的下方。有两种布置方式：
| 布置方式 | 说明 |
|---|---|
| 布置在承重梁线上（Over bearing beam lines，默认） | 立柱布置在檩条/屋脊在平面上与楼层顶标高处的梁相交的位置；立柱下端坐落在梁的节点线上，并在分析中与梁相连。对于下方没有梁的檩条/屋脊，摘要中会给出警告。 |
| 等间距（Equal spacing） | 立柱在不超过给定间距的前提下均匀分布。如果立柱下端下方没有梁，它们在分析中会处于悬空状态（楼板壳不会生成内部节点）；程序会给出警告。 |
斜撑从每根立柱向其所支承构件的两侧布置，与立柱成给定角度（默认 45°），水平长度为给定值（默认 60 cm）。如果竖向长度在立柱上放不下，斜撑会按相同角度缩短；距相邻立柱过近的一侧则会被跳过。
檩条跨度：当立柱仅布置在承重梁线上时，檩条跨度可能与梁间距一样大（示例中为 6.5 m）。完成构件验算后，如有需要，请改用等间距布置并在立柱下方增设梁，或加大檩条截面。
7. 荷载 / 屋面覆盖层选项卡（Load / cladding）
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| 作为椽条线荷载（As rafter line load） | 每根椽条在与其间距相等的宽度范围内，承受屋面覆盖层荷载 G（按屋面面积计，kg/m²）和雪荷载（按水平投影计，kg/m² × cos α），以线荷载形式施加（梁的附加 G 和 Q 荷载，kg/m）。默认值：G = 50，雪荷载 = 75 kg/m²。 |
| 将源多边形楼板按屋面划分网格（Mesh the source polygon slab onto the roof） | 如果屋面多边形取自一块多边形楼板，则该楼板会根据梁端标高，以三角形网格贴合到屋面上（与 宏 › Mesh polygon slab by beam end elevations (TIN - roof cladding) 相同；参见屋面板与立柱标高的自动调整）。荷载取楼板自身的 G/Q 值；屋面覆盖层请使用薄而轻的楼板（例如 OSB）。位于屋面以下的节点（立柱底端、斜撑、屋架下弦、屋面下方的楼层梁）不参与网格；其数量会在摘要中给出。位于楼板内的屋面洞口会从网格中挖去（第 10.2 节）。 |
| 不加荷载（No load） | 不对屋面构件施加附加荷载（仅计自重）。 |
在钢屋面中，“作为椽条线荷载”（As rafter line load）选项把荷载施加于檩条：每根檩条在其间距范围内承受屋面覆盖层荷载（按屋面面积计）和雪荷载（按水平投影计）的线荷载；屋脊梁承受屋脊板带（两侧坡面各半个间距），封檐板承受檐口板带（挑檐长度 + 半个间距）。若封檐板或屋脊梁关闭，相应板带的荷载加到最低或最高的一根檩条上；没有檩条的屋面则把荷载施加于主椽条。在 12 × 8 m 的四坡屋面示例中，屋面覆盖层总荷载为 6299 kg（屋面面积 122 m² × 50 kg/m² = 6108 kg；差值来自支承线旁的半个间距也计入了封檐板，偏于安全）。
选择组：所有构件都放在同一个选择组中（ROOF-01、ROOF-02 …；前缀可以修改）；可以选中并删除该组。如果勾选了“删除并替换先前屋面”（Delete and replace the previous roof），则会删除当前打开的屋面（或同一多边形上的先前屋面），并以相同的名称建立新屋面（第 9 节）。
8. 建立屋面与结果
“建立屋面”（Create roof）按钮将构件添加到模型中；结果窗口显示组名、梁和立柱的数量、构件清单以及警告。操作前后各保存一条撤销记录：Undo（撤销）一步即可移除屋面。
图 6 – 示例四坡屋面（三维预览）：檩条环、屋脊、斜脊、梁线上的立柱以及斜撑
9. 打开和修改已保存的屋面
向导建立的每个屋面，其多边形和全部设置都保存在项目文件中（V10.0.7.1 及更高版本；.sbd 和 .sy4）。关闭并重新打开项目后，Roof（屋面）按钮不会打开一个空白的向导：可以修改椽条、檩条和立柱等设置，并重新建立同一个屋面。
9.1. 打开已保存的屋面
打开向导时，按以下顺序选择屋面：
- 如果在平面图或三维视图中选中了屋面的某个构件（椽条、檩条、立柱…），则打开该屋面。
- 如果在所选多边形楼板上建立过屋面，则打开该屋面。
- 否则，打开本次会话中在当前楼层上最后建立或打开的屋面。
- 否则，打开当前楼层最后保存的屋面；如果该楼层没有屋面，向导以空白状态打开，用于建立新屋面。
预览上方的屋面（Roof）列表显示项目中所有已保存的屋面（组名和楼层）；选择另一个屋面会载入其多边形和设置。— 新屋面 —（— New roof —）会清除多边形（设置保留），以便绘制新屋面。
图 7 – 重新打开项目后，Roof 按钮会连同多边形和设置一起打开已保存的屋面 CATI-01；向导中的建立按钮变为“更新屋面”（Update roof）
9.2. 更新屋面
打开已保存的屋面后，更新屋面（Update roof）会删除旧屋面的所有构件，并按新设置以相同的组名（例如 ROOF-01）重新建立；一次撤销（Undo）即可恢复。如果取消勾选“删除并替换先前屋面”（Delete and replace the previous roof），旧屋面将保留，并按新设置建立第二个屋面（ROOF-02）。
手动修改：每次更新时，屋面都会根据其设置重新生成。对屋面构件所作的手动修改（移动、删除或改变尺寸的构件）在更新时会丢失；请在向导的构件（Members）选项卡中修改截面。
9.3. 不足构件
分析之后，当前打开的屋面中，在上次分析的木梁/木柱验算中未通过的构件会在预览（平面和三维）中以红色绘制，其数量显示在预览上方，例如“上次分析：49 / 177 根构件不足”（Last analysis: 49 / 177 members insufficient）。红线表示模型中现有构件的位置；一旦修改任何设置，该显示即关闭，因为构件会随新设置而移动。未进行分析时，向导显示“请运行分析以显示不足的构件”（Run the analysis to show insufficient members）。
图 8 – 截面偏弱的屋面在分析后以红色显示的不足椽条、檩条和斜脊梁
屋架向导和檩条向导：屋架向导和檩条向导的设置同样保存在文件中。宏 › Edit selected truss（编辑所选屋架）会以其自身的设置打开已保存的屋架（窗口标题显示上次分析中不足构件的数量）。如果在选中檩条的情况下打开檩条向导，则会打开该檩条组及其设置，并勾选这些檩条所搁置的屋架；更新檩条（Update purlins）以相同的名称重新建立该组。
用早期版本建立的屋面：V10.0.7.1 之前建立的屋面在文件中没有设置；选中此类屋面的构件并打开向导时，会给出提示。要用向导修改这样的屋面，请建立一个新屋面并删除旧组。
10. 屋面洞口
可以在屋面上为塔楼、电梯井或楼梯井、烟囱或天窗开设洞口。一个屋面可以有任意数量的洞口。洞口写入屋面的记录（第 9 节），每次更新屋面时都会重新应用。
10.1. 绘制洞口
洞口列在向导的最后一个选项卡洞口（Openings）中（O1、O2 …：角点数和平面尺寸）。绘制洞口之前必须先给定屋面多边形。
- 按在平面图中绘制洞口（Draw an opening in plan），窗口随即关闭。在平面图上依次点击洞口的各个角点（Shift：正交）。点击第一个点或单击右键即可闭合多边形（至少 3 个点）。
- 向导重新打开，洞口已加入列表，预览中显示被截断的构件。洞口必须绘制在屋面所在的楼层上；在其他楼层上绘制的洞口不会被添加。
- 建立屋面（Create roof）或更新屋面（Update roof）会连同洞口一起建立屋面。
删除所选（Delete selected）删除列表中选中的洞口，全部删除（Delete all）删除所有洞口。洞口可以超出屋面边缘（切断檐口的塔楼）：位于屋面之外的部分在预览中以红色虚线显示，其中不布置构件。
图 9 – 洞口选项卡：O1 位于单一坡面内（两侧设洞口边椽），O2 位于屋脊上，O3 为切断檐口的塔楼；洞口边梁以品红色显示，底部为摘要和警告
10.2. 被截断的构件与洞口边梁
- 穿过洞口的椽条、檩条、屋脊、斜脊、斜沟、山墙边椽、封檐板和墙顶垫木在洞口边缘处被截断；截断端为铰接。洞口内不布置立柱。
- 洞口边梁（opening trimmer）沿洞口边缘布置在屋面坡面内。被截断的构件终止于洞口边梁上，洞口边梁在这些点处分段，因此它们在分析中相互连接。其截面通过洞口边梁截面 b × h（Trimmer section b × h）设置；若留空，则采用椽条截面。
- 在椽条线荷载模式下，洞口内不施加屋面覆盖层荷载（椽条终止于洞口边缘）。如果屋面覆盖层是按屋面划分网格的多边形楼板（第 7 节；宏 › Mesh polygon slab by beam end elevations），位于楼板多边形内的洞口会从网格中挖去：沿洞口边缘布置节点，网格贴合边缘，洞口内既不留三角形，也不留覆盖层荷载。对于跨越楼板边界的洞口（例如跨越支承线的塔楼），网格边界沿洞口边缘切出缺口。只有包含楼板多边形某个角点的洞口不会被挖去；结果窗口会对此给出警告，对于这样的洞口，请将楼板多边形绘制为从洞口外侧绕过，或改用椽条线荷载模式。
摘要会统计被截断的构件，例如：“3 个洞口：截断 7 根椽条，2 根洞口边椽；截断 1 根檩条，其荷载由洞口框架承担；截断 1 条屋脊/斜脊/斜沟/山墙边椽线”（3 opening(s): 7 rafter(s) cut, 2 trimmer rafter(s); 1 purlin(s) cut, their load is carried by the opening frame; 1 ridge/hip/valley/verge line(s) cut）。
10.3. 洞口类型
| 洞口 | 位置 | 传力路径 |
|---|---|---|
| 单一坡面内的洞口（天窗、小烟囱） | 位于单个屋面坡面内，距其边界至少 10 cm。 | 洞口两侧沿坡向通长布置洞口边椽（trimmer rafters，采用洞口边梁截面）。洞口边梁与其铰接，被截断的椽条和檩条坐落在这一框架上。距洞口边椽不足 10 cm 的普通椽条会被省略，其荷载由洞口边椽承担。屋面自身即可承担荷载；洞口内无需设墙。 |
| 一般洞口（塔楼、竖井、大烟囱） | 跨越屋脊、斜脊、斜沟、山墙边线或檐口线，或沿坡向与另一个洞口重叠。 | 不设洞口边椽。洞口边梁在跨越坡面边界处分段，每一段位于其各自的屋面坡面内；转角为刚接。洞口边梁必须由在洞口中绘制的墙、剪力墙或框架承担（第 10.4 节）；摘要会对此给出警告。 |
图 10 – 同一屋面的三维预览：洞口边梁位于各屋面坡面内；在屋脊上的洞口（O2）中，洞口边梁在屋脊处折转
10.4. 洞口中的墙、剪力墙或框架
在一般洞口中，承担洞口边梁的构件需由您自行绘制：砌体墙、钢筋混凝土剪力墙或梁–柱框架。为使洞口边梁的节点在分析中与这些构件相连：
- 轴线：将墙或剪力墙绘制在洞口边缘上；其在分析模型中的轴线必须位于洞口边梁线上。如果轴线与洞口边梁的距离大于有限元节点容差（默认 5 cm），节点不会合并。如果墙轴线已确定，最简便的做法是把洞口绘制在这些轴线上。
- 顶标高：墙的上边缘必须位于洞口边梁的标高处。洞口边梁倾斜时，墙两端的顶标高不同；无需手工输入，请使用 宏 › Match top elevations of selected walls to beam elevations（使所选墙的顶标高与梁标高相等；第 11 节）。
- 框架：如果由柱承担洞口边梁，请将柱布置在洞口的角点处，并用 宏 › Match top elevations of selected posts/columns to beam elevations（使所选立柱/柱的顶标高与梁标高相等）把柱顶调整到洞口边梁处。
示例：在一个单一坡面内的洞口和一个屋脊上的洞口的边缘绘制砌体墙，并用该宏设置其顶标高（宏会在屋脊处分割跨越屋脊的墙）后，无论采用壳墙模型还是杆墙模型，洞口边缘上的所有屋面节点都与墙相连，分析中不报告悬空构件。
图 11 – 有限元模型（取自分析）：(a) 单一坡面内的洞口，墙顶随洞口边梁的坡度变化；(b) 屋脊上的洞口，墙在屋脊处被分割。灰色：墙壳单元，品红色：洞口边梁和洞口边椽，棕色：其他屋面构件，绿色：与墙相连的洞口边缘节点
11. 使墙顶标高与梁标高相等
宏 › Match top elevations of selected walls to beam elevations（使所选墙的顶标高与梁标高相等；位于立柱/柱宏的正下方）把所选墙和剪力墙的顶标高设为沿其轴线延伸的梁的标高。其主要用途是屋面洞口边缘处的墙：墙的上边缘随倾斜的洞口边梁变化，洞口边梁在分析中支承在墙上。该宏在所有版本中均可使用。
11.1. 使用方法
- 将墙所在的楼层设为当前楼层，并选中要调整的墙和剪力墙。如果没有选中任何墙，宏会请您确认是否处理当前楼层的全部墙和剪力墙。
- 运行宏。对每片墙，宏在同一楼层中查找沿该墙在分析模型中的轴线延伸的梁：在平面上与墙平行、两端都靠近轴线（在墙厚的一半以内，至少为节点容差），并与墙重叠。洞口边梁、椽条、檩条和钢筋混凝土梁均计入。
- 墙左端和右端的顶标高被设为梁在这些点处的标高。如果轴线上有多根梁，则取最高的一根；标高相同的梁中，以最靠近轴线的为准（即洞口边梁，而不是在同一坡面内从洞口旁经过的椽条）。与墙的顶标高字段一样，这些标高相对于楼层顶标高。
- 结果窗口列出每片墙的原标高和新标高，以及墙顶所对齐的梁（图 12）。Undo（撤销）一步即可撤销该操作。
图 12 – 图 9 所示屋面中 O1 和 O2 边缘处的 8 片墙：O1 的墙（WB05–WB08）现已随洞口边梁变化；O2 中与屋脊平行的墙（WB09、WB11）设为 122.5 cm，跨越屋脊的墙（WB10、WB12）在屋脊处被一分为二（新墙段 WB13、WB14），每一段都随其所在屋面坡面内的洞口边梁变化
手工输入倾斜的墙顶标高：墙的“左”端是程序为该墙存储的第一个端点（平面上水平的墙取 x 较小的一端，平面上竖直的墙取 y 较大的一端），与绘制方向无关。如果两端弄反，墙会以相反的坡度建立，部分洞口边梁节点将无法与其相连。宏会自行匹配两端。
11.2. 未被修改的墙
| 结果窗口中 | 含义 | 处理方法 |
|---|---|---|
| 已经相等（already equal） | 顶标高已经位于梁标高处。 | — |
| 轴线上无梁（without a beam on the axis） | 沿墙轴线未找到梁；这些墙按名称列在窗口末尾。 | 检查墙是否位于洞口边梁线上，以及屋面是否在同一楼层上。 |
| 会低于底标高（would fall below the bottom level） | 梁标高低于墙底。 | 检查墙和屋面所在的楼层。 |
| 梁标高沿墙折断（broken beam level along the wall） | 梁沿墙长有两种不同的坡度：洞口跨越屋脊或斜脊。宏会自行在折点处分割这样的墙（第 11.3 节）；只有当某一段将短于 10 cm 而无法分割时，才会出现这一行。 | 调整墙或洞口，使折点不落在墙的端部。 |
| 梁仅位于墙的一部分上方（beam over part of the wall only） | 梁只覆盖墙长的一部分（例如 25%）；会给出梁终止点的位置。 | 在该点处分割墙，并对位于梁下方的那一段运行宏。 |
在已修改墙的行中，方括号内可能出现两种注释：
- 轴线上还有一根较低的梁，已取最高者（a lower beam also lies on the axis, the highest was taken）：另一根梁（例如楼层梁或圈梁）位于洞口边梁下方的同一条线上；墙一直延伸到最高的梁。
- 梁轴线距墙的 FE 线 … cm（the beam axis is … cm from the wall FE line）：标高已设置，但梁轴线与墙轴线的距离超过节点容差，节点不会合并。请把墙或洞口移到同一条线上。
11.3. 在屋脊处分割墙
在跨越屋脊或斜脊的洞口中，洞口边梁跨到两个屋面坡面上，因此在与屋脊垂直的墙上，标高在屋脊处出现折点。由于平直的上边缘无法同时顺应两种坡度，宏会在折点（屋脊）处将这样的墙分割为两片墙，并把每一段的顶标高设为其所在坡面内洞口边梁的标高。结果窗口会列出这两段，并附“已分割”（split）注释和分割点（图 12 中的 WB10 和 WB12）。
- 分割方式与程序中 Wall div. 按钮（在交点处分割楼层墙体）相同：新墙段继承原墙的全部属性（材料、厚度、荷载、配筋），并作为该楼层的最后一片墙命名。各段在分割点处的端部延伸长度设为零。
- 在多个点处出现折点的墙（例如同时跨越屋脊和斜脊的洞口）会在每个点处分别分割。
- Undo（撤销）一步即可撤销分割和标高修改。
- 如果梁只覆盖墙的一部分，宏不会分割该墙，而是报告梁终止点的位置。
图 11(b) 中的模型即按此方法建立：各段的上边缘在屋脊处相接。
12. 分析说明
- 对于示例中的四坡屋面和双坡屋面，分析均无警告地完成：没有悬空构件组，刚度矩阵非奇异，模态分析正常。
- “荷载传递局部误差”的误差率可能随屋面而变化：这是经典荷载路径中的一项总量检查（楼层总荷载与传到底层竖向构件的荷载之间的比较）。由于立柱坐落在梁上，经典路径不追踪屋面荷载；有限元求解不受影响。
- “检测到木网格但无振动定义的计算轴线”这一提示，源于最上层楼板上方的木梁；屋面无需进行振动验算。
- 椽条、檩条及其他构件通过木梁和木柱设计进行验算；请根据结果调整截面。
13. 限制
- 设置随项目一同保存（V10.0.7.1 及更高版本）。由于每次更新时屋面都会根据其设置重新生成，对其构件所作的手动修改不会保留。用早期版本建立的屋面在文件中没有设置。
- 老虎窗、挂瓦条、系杆（无檩条的椽架屋面）和立柱间支撑目前尚未提供。
- 钢屋面和轻钢屋面：不进行连接验算（节点板、焊缝、螺栓；轻钢中为螺钉）；不生成屋面平面内的稳定支撑和系杆。对于由屋架阵列构成的轻钢屋面，请使用屋架向导和檩条向导。
- 屋面洞口：屋面覆盖层楼板网格（第 7 节）不会挖去包含楼板多边形角点的洞口（请将楼板多边形绘制为从洞口外侧绕过）。洞口边缘不会自动吸附到之后绘制的墙轴线上；请把洞口绘制在墙轴线上。
- 在独立屋面中，每个椽脚下都布置一根柱；尚不支持以较稀疏的柱支承托梁的布置。
- 不支持带曲线边的多边形；如果很短的边与较大的挑檐长度共同导致檐口线自相交，向导会给出警告。