轻钢结构建筑雪荷载设计探讨

1、轻钢结构建筑雪荷载设计探讨王赛宁韩小红近几年来，尤其是2007年及2008年冬天，我国北方二、 建筑物现状在所调查的建筑物中， 凡按照规范设计、 制造和安 装的钢结构建筑， 此次均没有发生倒塌或严重破坏的问地区及江南、 华南地区连续遭受超过50年不遇的雪灾天气， 给当地的生产生活造成了极大的影响； 同时， 当地 的建筑物也遭受了严重的考验， 部分轻钢结构建筑由于 所在区域实际雪荷载大大超过设计取值， 或者因设计或施工缺陷， 导致部分损坏，甚至倒塌。 其原因分析如下。题， 较多的现象是结构出现了目测可见的变形，可恢复的弹性变形； 檩条变形较主结构为明显。钢拉条作为檩间支撑的檩条侧弯变形比较普遍，

2、钢作为檩间支撑的檩条侧弯明显较少。但均为采用圆 采用角一、 雪荷载超出荷载规范取值2008年1月26-28日， 江苏、 安徽、 湖北等地普降暴发生建筑物破坏的项目， 我们认为主要有以下几种原因：1在有女儿墙和建筑物有高差的 地方 ， 堆雪 荷载 过 大， 导致屋面檩条失效， 从而造成的屋面破坏。雪 。 30 日 ， 赴 当 地 实 测 屋 面 雪 厚 度 及 雪 荷 载 ，下：实测屋面积雪厚度及积雪荷载 （近檐口处）数 据 如2由于屋面檩条破坏，原檩条及连 接在 檩条 上的 屋常熟：雪后实测： 320mm两天后实测： 230mm面梁隅撑对屋面梁的支撑作用失效， 从而造成主结构的破坏。3 由 于

3、 屋 面 檩 条 的 失 效 ， 在 屋 面 雪 荷 载 的 作 用 下 ，檩条侧拉主框架结构， 造成主框架结构的破坏。42kg/m244kg/m2* 以 上 数 据 测 量 方 法 为 ： 在 屋 面 选 取 具 有 代 表 性 的地 点 ， 收 集1m2实 际 积 雪 ， 测 其 重 量 。遭雪荷载破坏的建筑物室内及室外状况此次暴雪， 在江南地区实属罕见， 许多地方实际雪压超过规范数值。 如：常州超过设计雪压值27%；常熟、 昆山超过设计雪压值10%。三、 雪荷载计算思考1.建筑结构荷载规范GB50009-2001规范6.2.1 屋面积雪分布系数：2012.09 / 55数 据 地 区雪

4、后 实 测两 天 后 实 测规 范 值厚 度mm荷 载KN/m2厚 度mm荷 载KN/m2KN/m2常 熟3200.422300.440.4常 州4400.453500.480.35南 京4000.423200.430.65昆 山3500.453000.430.4摘 要 ： 雪荷载在建筑物上的堆积， 按照中国规范的计算是一种近似简化的方法。 对于金属结构屋面系统， 这种 简化计算所产生的误差可能会导致结构的局部失效， 甚至产生连锁反应从而造成结构整体失效。 本文结合工程 实例分析， 采用中美两国规范的对比计算， 找出差异以及解决建议。关 键 词 ： 轻钢结构； 雪荷载设计中图分类号 TU392

5、.5 文献标识码 B 文章编号 1671-3362 （2012） 09-0055-03技 术 论 坛CCMS低屋面上雪荷载的堆积：高低差建筑物屋面积雪分布系数： a=2h， 但不小于4m， 不大于8m背风面堆雪高度：34hd=0.43 姨 lu 姨Pg+10 -1.5Pg： 地面雪压Psf （镑/平方英尺）高屋面长度 （英尺）Lu：如果lu25英尺时， 取lu=25英尺迎风面堆雪高度：34hd=0.75 0.43 姨LL 姨Pg+10 -1.5LL： 低屋面长度 （英尺）如果LL25英尺时， 取LL=25英尺*以 上 取 背 风 和 迎 风 堆 雪 高 度 大 者 为 设 计 用 值 。堆雪宽

6、度：对于背风和迎风堆雪宽度， W按下列规定取用：如果hdhc W=4hd8hc 如果hd>hc2屋面积雪分布系数以下是实际发生的雪荷载积雪情况。W=4 hd 8hchc同时hd=hc高低差建筑屋面积雪分布坡屋面积雪分布以上hc是从屋面基本积雪顶面至：（1） 临近高屋面的距离；2. 屋面荷载的堆积美国ASCE7-98中，针对有高差的屋面及因相邻建筑或 地 形 所 引 起 的 屋 面 雪 荷 载 堆 积 给 出 了 不 同 的 计 算 方法， 此部分堆积是在原屋面雪荷载之上另外叠加的三角 形荷载。屋面女儿墙的顶部；屋面突起物的顶面， 单位为英尺。（2）（3）如果堆雪宽度W，超过了低屋面的宽度

7、时， 则实际56 / 2012.09技术论坛CCMS雪宽度应去掉超出屋面宽度部分的堆雪，角形堆雪的坡度。密度为=0.13Pg+1430Pcf3.中美规范差异但不能减小三第一根檩条承受的荷载= （2.03+1.568） /2+0.5 ×1.5=3.103KN/m2则两种规范雪堆积对比为3.103/1.5=2.07倍。以常见的建筑物高度跨形式举例计算中美规范的雪荷载堆积计算比较：四、 事故原因分析由此可见， 两种规范在雪荷载堆积计算上， 对靠近 高跨墙面的檩条雪荷载可能相差约一倍。当第一根檩条失效后， 由于雪荷载在屋面板的拉扯 下， 可能传至相临檩条导致其他檩条链销失效。由于在主结构设计

8、时， 屋面梁考虑了檩条的平面外 支撑作用， 当檩条失效后， 它不仅不能对屋面的钢梁发 挥支撑作用， 同时因檩条此时为柔性破坏， 形成悬链线 效 应 ， 对 主 结 构 产 生 平 面 外 拉 力 ， 致 使 主 结 构 失 稳 跨塌。中国规范计算如下：屋面最大积雪厚度2W假设檩条间距1.5m， 最靠近高墙处的檩条所承受的 雪荷载为3.0W0m取W0=0.5KN/m2=1.5KN/m2美国ASCE7-98计算如下：屋面最大堆雪高度五、 建议规范雪荷载取值问题。从2006年威海、烟台的雪1.灾， 2007年东北地区雪灾及2008年中南地区雪灾， 都可以看出当地雪荷载均超出了50年重现期的取值。高低

9、屋面及女儿墙、 屋面突起物， 所产生的雪荷2.载 堆 积 计 算 ， 建 议 改 进 计 算 方 法 ， 使 之 更 细 致 、 更 周全、 更接近实际情况。3. 对于多跨建筑， 当屋面坡度小于3:12 (20°)， 大于34hd=0.43 姨98.43 姨W0+10 -1.5=0.43×4.617×2.1214-1.5=2.71英尺<9.84-0.673=9.167积雪宽度 W=4hd=4×2.71=10.84英尺=3.304m时，屋面雪荷载的不均匀分布按半坡0.5W0，另外0.5:12半坡1.0W0。 屋面坡度大于3:12小于12:12时， 雪荷载的不均匀分布按半坡无雪另外半坡1.0W0考虑。4. 谨慎考虑内衬板对檩条下翼缘的支撑作用。 当檩 条挠度较大时， 会发生侧扭变形， 内衬板与檩条的连接 可能发生破坏， 起不到对檩条的支撑作用。5. 角钢或刚性檩间