中美荷载规范雪荷载计算方法的比较

中美荷载规范雪荷载计算方法的比较

罗刚

(上海核工程研究设计院,上海200233)

构设计与研究应用

安徽建

136

要:在基本雪压大的区域设计对雪荷载敏感的结构体系时,能否

正确合理的选择与布置雪荷载,对整个结构的安全至关重要。文章对中国规范《建筑结构荷载规范》(50009-2001)与美国规范ASCE-7-2005对于雪荷载的计算与使用方法进行了介绍与比较,供工程设计人员参考。

关键词:雪荷载;设计规范;比较中图分类号:TU312+.1

文献标识码:A

文章编号:1007-7359(2010)06-0136-03

1概述

近年来,因雪灾导致的钢结构倒塌事故时有发生,除了与极端灾害天气有关外,多数情况与设计中雪荷载取值不合理、没有正确考虑局部堆雪荷载以及雪荷载不利布置有关。特别是在基本雪压较大的区域,对于轻型钢结构房屋,因屋面恒荷载与活荷载取值比较小,而活荷载与雪荷载不同时考虑,当基本

雪压大于0.5kN/m2时,雪荷载往往会起控制作用。众所周知,由于日照和风吹的影响以及雪融化速度不同会造成雪荷载的不均匀分布,在高低建筑相邻以及有遮挡的情况下往往还会出现局部的雪荷载堆积。而在设计过程中,设计人员往往忽视了雪荷载的不均匀分布与局部堆积,因此造成了安全隐患。在设计过程中到底该如何考虑雪荷载的不均匀分布,是否与活荷载一样需要考虑不利分布,又应该如何对于复杂屋面考虑雪荷载的堆积,是能否保证对雪荷载敏感的建筑结构安全度的重要因素。本文对中国规范《建筑结构荷载规范》(50009-2001)[1](以下简称50009-2001)与美国规范“MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures”

(ASCE-7-2005)[2](以下简称ASCE-7-2005)对于雪荷载的计算与使用方法进行了介绍与比较,供工程设计人员参考。

2GB50009-2001关于雪荷载的相关规定

2.1雪荷载标准值

屋面水平投影面上的雪荷载标准值按式(1)计算

Sk=μrSo

(1)

其中:So为基本雪压,为按概率50年一遇的雪压采用,其

取值可以从GB50009-2001的附表D.4查到。2.2屋面积雪分布系数

GB50009-2001给出了常用屋面体型的积雪分布系数μr,根据屋面的形式与坡角,雪荷载可以分为均匀分布与不均匀分布两种工况。图1(a)、1(b)分别为单跨单坡屋面与单跨双坡屋面的积雪分布系数。

GB50009-2001中规定的雪压不均匀分布,主要是考虑了屋面体形有高低差时的积雪厚度差异,这种差异的来源主要是考虑屋面体形有高低差异时,因风吹或积雪滑落造成的局部雪压的不均匀。

地形粗糙度系数取值表表1

地形类别屋面完全暴露

屋面部分暴露

屋面有遮挡

B类0.91.01.2C类0.91.01.1D类

0.8

0.9

1.0

坡屋顶雪压分布系数起始角参数表

表2Cs=1的坡角

Ct≤1.0Ct=1.1Ct=1.2a51015b

30

37.5

45

2.3积雪分布情况的选择

GB50009-2001中第6.2.2规定屋面板与屋面檩条积雪按不均匀分布的最不利分布情况采用;屋架与拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀情况和半跨均匀分布的情况采用;框架和柱可按积雪全跨均匀分布采用。

3ASCE-7-2005关于雪荷载的相关规定

3.1场地雪荷载Pg

场地雪荷载Pg为不考虑地形影响的50年一遇的场地积雪荷载。

3.2平屋顶均布雪压

ASCE-7-2005规定平屋顶雪压按下式(2)确定。

Pf=0.7CeCtPg

(2)

其中:系数Ce为考虑地形的粗糙度系数,因为ASCE规范中考虑了建筑物处于不同地形条件时对积雪产生的影响。地形粗糙度可以分为三类:

B类为房屋比较稀疏的市郊、乡村;C类为B类与D类以外的区域;D类为地势平坦的陆地与水面区域。Ce的取值见表1中的屋面暴露程度划分,屋面完全暴露是指屋面所有的面没有因地形、相邻建筑物、树木提供任何遮挡,有遮挡指建筑物紧邻可提供遮挡的障碍物。部分暴露为完全暴

露与屋面有遮挡定义外的屋面类型。从表1中取值可以看出,系数Ce综合考虑了地面粗糙度与屋面遮挡情况对积雪的影响。这种影响主要体现出如下规律,当粗糙度类别越高Ce值越小,这是因为粗糙度类别高的地形平坦,建筑物间或建筑物与障碍物间的相互影响产生的积雪增厚的可能逐渐减小;屋面遮挡的越多Ce越大,这是因为建筑物周围的障碍物遮挡,会导致局部风速减小积雪增厚可能增大。

Ct是一个反应屋面融雪性能的参数,屋面融雪性能主要考虑屋面的热阻系数、是否有特殊的融雪设施以及屋面夹层是否有较好的空气循环等因素。当屋面有良好的融雪性能时,屋面被认为是暖屋面类型,此时Ct

当屋面有积雪时屋面温度收稿日期:2010-09-15

作者简介:罗刚(1975-),男,山西太原人,毕业于华侨大学,硕士,工程师,国家注册一级结构工程师。

Ur

a

a≤25°30°35°40°45°≥50°Ur

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

图1(a)单跨单坡屋面雪荷载分布系数雪压均布分布

Ur

雪压不均布分布

1.25Ur

0.75Ur

a

图1(b)单跨双坡屋面雪荷载分布系数Cs1.0a

b

0.8屋面有障碍物

0.60.4屋面无障碍物

0.20

30°

60°70°坡角

图2坡屋顶雪压分布系数Cs图Pf

0.5Pf

工况1

Pf

0.5Pf

工况2Pf

0.5Pf

0.5Pf

工况3

图3

雪压的不利布置

在冰点附近时Ct=1.1;当屋面温度低于冰点时,Ct=1.2;其它的情况Ct=1.0。3.3坡屋面雪压的均匀分布Ps

ASCE-7-2005中对屋面坡度大于5°屋面的雪压均匀分布值做了如下规定:

Ps=CsPf

(3)

Cs是一个与屋面形状以及屋面融雪能力有关的雪压分布系数。对于斜屋面Cs取值见图2,Cs=1时屋面坡角取值见表2。

从表中可以看出,随着Ct值的增加,Cs=1时屋面坡角范围逐渐增加。考虑到雪从屋面滑落的可能,当屋面物障碍物比较光滑时积雪容易滑落,因此

无障碍物的屋面Cs=1时起始角的取值a要小于有障碍屋面Cs曲线起始角取值b。当屋面坡角大于70°时考虑雪的滑落,Cs=0。

另外,ASCE-7-05中还给出了曲线型与多折面屋顶的雪压分布系数Cs,在此不详细介绍。3.4雪荷载的不利布置

ASCE-7-05中规定连续粱体系需考虑雪荷载的不利布置,规范中给出了如下三种工况:

①连续粱边跨作用1倍均布雪压,其它跨作用0.5倍的均布雪压,见图3工况1;

②连续粱边跨作用0.5倍的均布雪压,其它跨作用1倍均布雪压,见图3工况2;

③连续粱上任意相邻两跨作用1倍均布雪压,其它跨作用0.5倍雪压,取最不利的一种组合,对于n跨的连续粱,共有(n-1)种组合,见图3工况3。3.5雪压的不均匀分布

雪压的不均匀分布主要是考虑风吹造成的雪的不均匀堆积。

双坡屋顶的雪压的不均匀分布,当屋面角大于70°或小于2.38于构设21.3/W+0.5的大值时,不需要考虑屋面雪压的不均匀分布。当檐口至屋脊的计水平投影距离W

屋面的雪压的不均匀分布见图4;当W>6.1时,屋与面雪压的不均匀分布按图4中雪压不均匀分布2确定。

研3.6高低屋面较低屋面的堆雪荷载

究应在同一建筑的较低部分的屋面或相互紧邻建筑中较低建筑的屋面,可能用

会因风吹造成局部堆雪。堆雪荷载与屋面均布雪荷载工况叠加考虑。局部堆雪荷载的计算需要按顺风向与迎风向分别考虑,并取两种工况的大值作为局

部堆雪荷载。顺风向堆雪荷载计算,

是考虑风把较高屋面的雪吹向较低屋面造成的堆雪,堆雪荷载的计算示意图见图5。堆雪荷载被简化为三角形,其中Pd=γdhd,hd为堆雪最高处的高度值,由式(4)确定,hd单位为英尺(ft);γd为雪的比重,由式(5)确定,单位为磅/英尺3(pcf)。

h3

4

d=0.43姨u姨g(4)γd=13Pg+14≤30pcf

(5)

当顺风向堆雪计算hd时,

Iu取较高屋面的长度;当迎风向计算hd时,将较低屋面的长度Iu带入式(4),计算得到hd取3/4作为迎风向堆雪荷载的hd值。

堆雪荷载的分布宽度w取值按如下规定:当hd≤hc,w=4hd;当hd>hc时,堆雪高取hc,w取4hd2/hc与8hc的较小值;当较低屋面的长度小于w时,堆雪荷载为梯形分布,梯形分布较低点的堆雪荷载取值可以根据较低屋面长度通过插值计算获得。3.7雪上加雨的超载荷载

ASCE-7-2005规定了当场地基本雪压小于等于20psf(0.96kN/m2)且屋面坡度小于等于W/50时,需考虑5psf(0.24kN/m2)的额外雪上加雨超载,其中W安为起坡段的投影长度。雪上加雨超载工况仅与雪荷载均匀分布工况组合,不徽与堆雪荷载、雪荷载不均匀分布及雪荷载的不利布置工况同时组合。建

3.8滑落雪荷载

当高低屋面相邻,较高的屋面为光滑的坡屋面时,需要考虑较高屋面的积雪滑落至较低屋面对较低屋面产生的附加雪荷载。附加的滑落雪荷载按

137

构设计与研究应用

安徽建

138

W地形的粗糙度类别考虑地形遮挡对积雪的影响,并对场地雪压进行修正。

②对坡屋面的积雪分布系数取值有较大不同,

1

S

GB50009-2001中单坡屋面考虑的坡角为25°~50°,当屋面坡角大于50°时不考虑积雪荷载;而ASCE-7-2005考虑的影响积雪分布系数的因素比较多,如冷暖屋面、屋面是否有障碍物等,适用的坡角范围在5°~70°,在屋雪压均布分布

面坡度大于70°时才不考虑雪压。

③对于高低相邻的建筑物堆雪荷载的分布,我国规

Ps

范GB50009-2001采用的是简化的阶梯形分布,堆雪高度与分布范围均为与屋面几何参数无关的定值;美国规雪压不均布分布2

范ASCE-7-2005对高低相邻的建筑物堆雪荷载的分布

I*Pg

按三角形分布,堆雪的高度与分布宽度需要考虑风向、屋8面的长度、堆雪重度等因素。

雪压不均布分布2

hd姨④ASCE-7-2005对高低相邻屋面的滑落雪荷载,积0.3Phdγ姨雪上附加雨的超载情况以及暖屋面外挑屋檐结冰凌荷载sPs

均有相关规定,而我国规范对此并无要求。

图4ASCE-7-2005双坡屋面雪压分布

⑤对于雪荷载的不利布置,我国规范没有给出明确的组合要求,ASCE-7-2005中给出了连续梁条件下雪荷Iu

载不利布置的三种工况。

屋面

堆雪荷载

5结论

hc

hdPd

从上面的比较与分析可以知道对于雪荷载的计算,美均布雪荷载

国规范ASCE-7-2005比我国GB50009-2001考虑的因素bb

要细致,对相关荷载的计算的规定也更加全面与合理。特别屋面

W

是对于高低相邻屋面的堆雪荷载的计算方法,从操作性与合理性均要优于目前的GB50009-2001的规定。图5

ASCE-7-2005堆雪荷载计算示意图ASCE-7-2005的计算方法除了考虑高低相邻建筑物也可考0.4PfW计算,滑落的雪荷载均匀分布在较低的屋面上,分布的区域取虑女儿墙,屋面有较大的设备等对屋面产生的堆雪荷载影较高屋面檐口的投影线起的15ft的范围内。如较低屋面的长度小于响。特别对于轻型钢结构等对于雪荷载敏感的建筑物,对于15ft,可以按实际长度按比例折减。滑落雪荷载仅与雪荷载均匀分布是否能正确、合理地考虑这种附加雪荷载的影响,对保证整工况组合。

个建筑物在雪荷载作用下的安全度有重要作用。

当设计对雪荷载敏感的结构以及在GB50009-2001中无明确规定的结4GB50009-2001与ASCE-7-2005的比较

构体形及屋面类型时,可以参考ASCE-7-2005的相关规定合理的考虑雪荷载的取值与分布。

从上述两国规范的基本内容的对比知道,两国规范对雪荷载的

计算与使用主要有以下几点不同。

参考文献

①对于基本雪压的计算。我国规范GB5009-2001直接根据我国[1]GB50009-2001,建筑结构荷载规范[S].北京:中国计划出版

地域特征给出了基本雪压值,对于特殊地形条件的下的雪荷载,如山社,2001.

区给了1.2的增大系数。而美国规范ASCE-7-2005根据地域积雪特[2]MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures

征给了场地积雪荷载,在计算均布雪压时,需根据屋面的融雪性能及

ASCE/SEI[S].theAmericanSocietyofCivilEngineers,2006.

姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨

上接第140页)

2006.

参考文献

[6]CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].北

1]GB50352-2005,民用建筑设计通则[S].北京:中国建筑工业出版社,

京:中国计划出版社,

2002.2005.

[7]GB50018-2002,冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].北京:中国

计划出版社,2002.

2]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2006.[8]GB50003-2001,砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业

3]JGJ67-2006,办公建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.出版社,2001.

4]JGJ64-89,饮食建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1989.[9]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工

5]GB50009-2001,建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,

业出版社,2002.

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中美荷载规范雪荷载计算方法的比较

罗刚

(上海核工程研究设计院,上海200233)

构设计与研究应用

安徽建

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要:在基本雪压大的区域设计对雪荷载敏感的结构体系时,能否

正确合理的选择与布置雪荷载,对整个结构的安全至关重要。文章对中国规范《建筑结构荷载规范》(50009-2001)与美国规范ASCE-7-2005对于雪荷载的计算与使用方法进行了介绍与比较,供工程设计人员参考。

关键词:雪荷载;设计规范;比较中图分类号:TU312+.1

文献标识码:A

文章编号:1007-7359(2010)06-0136-03

1概述

近年来,因雪灾导致的钢结构倒塌事故时有发生,除了与极端灾害天气有关外,多数情况与设计中雪荷载取值不合理、没有正确考虑局部堆雪荷载以及雪荷载不利布置有关。特别是在基本雪压较大的区域,对于轻型钢结构房屋,因屋面恒荷载与活荷载取值比较小,而活荷载与雪荷载不同时考虑,当基本

雪压大于0.5kN/m2时,雪荷载往往会起控制作用。众所周知,由于日照和风吹的影响以及雪融化速度不同会造成雪荷载的不均匀分布,在高低建筑相邻以及有遮挡的情况下往往还会出现局部的雪荷载堆积。而在设计过程中,设计人员往往忽视了雪荷载的不均匀分布与局部堆积,因此造成了安全隐患。在设计过程中到底该如何考虑雪荷载的不均匀分布,是否与活荷载一样需要考虑不利分布,又应该如何对于复杂屋面考虑雪荷载的堆积,是能否保证对雪荷载敏感的建筑结构安全度的重要因素。本文对中国规范《建筑结构荷载规范》(50009-2001)[1](以下简称50009-2001)与美国规范“MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures”

(ASCE-7-2005)[2](以下简称ASCE-7-2005)对于雪荷载的计算与使用方法进行了介绍与比较,供工程设计人员参考。

2GB50009-2001关于雪荷载的相关规定

2.1雪荷载标准值

屋面水平投影面上的雪荷载标准值按式(1)计算

Sk=μrSo

(1)

其中:So为基本雪压,为按概率50年一遇的雪压采用,其

取值可以从GB50009-2001的附表D.4查到。2.2屋面积雪分布系数

GB50009-2001给出了常用屋面体型的积雪分布系数μr,根据屋面的形式与坡角,雪荷载可以分为均匀分布与不均匀分布两种工况。图1(a)、1(b)分别为单跨单坡屋面与单跨双坡屋面的积雪分布系数。

GB50009-2001中规定的雪压不均匀分布,主要是考虑了屋面体形有高低差时的积雪厚度差异,这种差异的来源主要是考虑屋面体形有高低差异时,因风吹或积雪滑落造成的局部雪压的不均匀。

地形粗糙度系数取值表表1

地形类别屋面完全暴露

屋面部分暴露

屋面有遮挡

B类0.91.01.2C类0.91.01.1D类

0.8

0.9

1.0

坡屋顶雪压分布系数起始角参数表

表2Cs=1的坡角

Ct≤1.0Ct=1.1Ct=1.2a51015b

30

37.5

45

2.3积雪分布情况的选择

GB50009-2001中第6.2.2规定屋面板与屋面檩条积雪按不均匀分布的最不利分布情况采用;屋架与拱壳可分别按积雪全跨均匀分布情况、不均匀情况和半跨均匀分布的情况采用;框架和柱可按积雪全跨均匀分布采用。

3ASCE-7-2005关于雪荷载的相关规定

3.1场地雪荷载Pg

场地雪荷载Pg为不考虑地形影响的50年一遇的场地积雪荷载。

3.2平屋顶均布雪压

ASCE-7-2005规定平屋顶雪压按下式(2)确定。

Pf=0.7CeCtPg

(2)

其中:系数Ce为考虑地形的粗糙度系数,因为ASCE规范中考虑了建筑物处于不同地形条件时对积雪产生的影响。地形粗糙度可以分为三类:

B类为房屋比较稀疏的市郊、乡村;C类为B类与D类以外的区域;D类为地势平坦的陆地与水面区域。Ce的取值见表1中的屋面暴露程度划分,屋面完全暴露是指屋面所有的面没有因地形、相邻建筑物、树木提供任何遮挡,有遮挡指建筑物紧邻可提供遮挡的障碍物。部分暴露为完全暴

露与屋面有遮挡定义外的屋面类型。从表1中取值可以看出,系数Ce综合考虑了地面粗糙度与屋面遮挡情况对积雪的影响。这种影响主要体现出如下规律,当粗糙度类别越高Ce值越小,这是因为粗糙度类别高的地形平坦,建筑物间或建筑物与障碍物间的相互影响产生的积雪增厚的可能逐渐减小;屋面遮挡的越多Ce越大,这是因为建筑物周围的障碍物遮挡,会导致局部风速减小积雪增厚可能增大。

Ct是一个反应屋面融雪性能的参数,屋面融雪性能主要考虑屋面的热阻系数、是否有特殊的融雪设施以及屋面夹层是否有较好的空气循环等因素。当屋面有良好的融雪性能时,屋面被认为是暖屋面类型,此时Ct

当屋面有积雪时屋面温度收稿日期:2010-09-15

作者简介:罗刚(1975-),男,山西太原人,毕业于华侨大学,硕士,工程师,国家注册一级结构工程师。

Ur

a

a≤25°30°35°40°45°≥50°Ur

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

图1(a)单跨单坡屋面雪荷载分布系数雪压均布分布

Ur

雪压不均布分布

1.25Ur

0.75Ur

a

图1(b)单跨双坡屋面雪荷载分布系数Cs1.0a

b

0.8屋面有障碍物

0.60.4屋面无障碍物

0.20

30°

60°70°坡角

图2坡屋顶雪压分布系数Cs图Pf

0.5Pf

工况1

Pf

0.5Pf

工况2Pf

0.5Pf

0.5Pf

工况3

图3

雪压的不利布置

在冰点附近时Ct=1.1;当屋面温度低于冰点时,Ct=1.2;其它的情况Ct=1.0。3.3坡屋面雪压的均匀分布Ps

ASCE-7-2005中对屋面坡度大于5°屋面的雪压均匀分布值做了如下规定:

Ps=CsPf

(3)

Cs是一个与屋面形状以及屋面融雪能力有关的雪压分布系数。对于斜屋面Cs取值见图2,Cs=1时屋面坡角取值见表2。

从表中可以看出,随着Ct值的增加,Cs=1时屋面坡角范围逐渐增加。考虑到雪从屋面滑落的可能,当屋面物障碍物比较光滑时积雪容易滑落,因此

无障碍物的屋面Cs=1时起始角的取值a要小于有障碍屋面Cs曲线起始角取值b。当屋面坡角大于70°时考虑雪的滑落,Cs=0。

另外,ASCE-7-05中还给出了曲线型与多折面屋顶的雪压分布系数Cs,在此不详细介绍。3.4雪荷载的不利布置

ASCE-7-05中规定连续粱体系需考虑雪荷载的不利布置,规范中给出了如下三种工况:

①连续粱边跨作用1倍均布雪压,其它跨作用0.5倍的均布雪压,见图3工况1;

②连续粱边跨作用0.5倍的均布雪压,其它跨作用1倍均布雪压,见图3工况2;

③连续粱上任意相邻两跨作用1倍均布雪压,其它跨作用0.5倍雪压,取最不利的一种组合,对于n跨的连续粱,共有(n-1)种组合,见图3工况3。3.5雪压的不均匀分布

雪压的不均匀分布主要是考虑风吹造成的雪的不均匀堆积。

双坡屋顶的雪压的不均匀分布,当屋面角大于70°或小于2.38于构设21.3/W+0.5的大值时,不需要考虑屋面雪压的不均匀分布。当檐口至屋脊的计水平投影距离W

屋面的雪压的不均匀分布见图4;当W>6.1时,屋与面雪压的不均匀分布按图4中雪压不均匀分布2确定。

研3.6高低屋面较低屋面的堆雪荷载

究应在同一建筑的较低部分的屋面或相互紧邻建筑中较低建筑的屋面,可能用

会因风吹造成局部堆雪。堆雪荷载与屋面均布雪荷载工况叠加考虑。局部堆雪荷载的计算需要按顺风向与迎风向分别考虑,并取两种工况的大值作为局

部堆雪荷载。顺风向堆雪荷载计算,

是考虑风把较高屋面的雪吹向较低屋面造成的堆雪,堆雪荷载的计算示意图见图5。堆雪荷载被简化为三角形,其中Pd=γdhd,hd为堆雪最高处的高度值,由式(4)确定,hd单位为英尺(ft);γd为雪的比重,由式(5)确定,单位为磅/英尺3(pcf)。

h3

4

d=0.43姨u姨g(4)γd=13Pg+14≤30pcf

(5)

当顺风向堆雪计算hd时,

Iu取较高屋面的长度;当迎风向计算hd时,将较低屋面的长度Iu带入式(4),计算得到hd取3/4作为迎风向堆雪荷载的hd值。

堆雪荷载的分布宽度w取值按如下规定:当hd≤hc,w=4hd;当hd>hc时,堆雪高取hc,w取4hd2/hc与8hc的较小值;当较低屋面的长度小于w时,堆雪荷载为梯形分布,梯形分布较低点的堆雪荷载取值可以根据较低屋面长度通过插值计算获得。3.7雪上加雨的超载荷载

ASCE-7-2005规定了当场地基本雪压小于等于20psf(0.96kN/m2)且屋面坡度小于等于W/50时,需考虑5psf(0.24kN/m2)的额外雪上加雨超载,其中W安为起坡段的投影长度。雪上加雨超载工况仅与雪荷载均匀分布工况组合,不徽与堆雪荷载、雪荷载不均匀分布及雪荷载的不利布置工况同时组合。建

3.8滑落雪荷载

当高低屋面相邻,较高的屋面为光滑的坡屋面时,需要考虑较高屋面的积雪滑落至较低屋面对较低屋面产生的附加雪荷载。附加的滑落雪荷载按

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构设计与研究应用

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W地形的粗糙度类别考虑地形遮挡对积雪的影响,并对场地雪压进行修正。

②对坡屋面的积雪分布系数取值有较大不同,

1

S

GB50009-2001中单坡屋面考虑的坡角为25°~50°,当屋面坡角大于50°时不考虑积雪荷载;而ASCE-7-2005考虑的影响积雪分布系数的因素比较多,如冷暖屋面、屋面是否有障碍物等,适用的坡角范围在5°~70°,在屋雪压均布分布

面坡度大于70°时才不考虑雪压。

③对于高低相邻的建筑物堆雪荷载的分布,我国规

Ps

范GB50009-2001采用的是简化的阶梯形分布,堆雪高度与分布范围均为与屋面几何参数无关的定值;美国规雪压不均布分布2

范ASCE-7-2005对高低相邻的建筑物堆雪荷载的分布

I*Pg

按三角形分布,堆雪的高度与分布宽度需要考虑风向、屋8面的长度、堆雪重度等因素。

雪压不均布分布2

hd姨④ASCE-7-2005对高低相邻屋面的滑落雪荷载,积0.3Phdγ姨雪上附加雨的超载情况以及暖屋面外挑屋檐结冰凌荷载sPs

均有相关规定,而我国规范对此并无要求。

图4ASCE-7-2005双坡屋面雪压分布

⑤对于雪荷载的不利布置,我国规范没有给出明确的组合要求,ASCE-7-2005中给出了连续梁条件下雪荷Iu

载不利布置的三种工况。

屋面

堆雪荷载

5结论

hc

hdPd

从上面的比较与分析可以知道对于雪荷载的计算,美均布雪荷载

国规范ASCE-7-2005比我国GB50009-2001考虑的因素bb

要细致,对相关荷载的计算的规定也更加全面与合理。特别屋面

W

是对于高低相邻屋面的堆雪荷载的计算方法,从操作性与合理性均要优于目前的GB50009-2001的规定。图5

ASCE-7-2005堆雪荷载计算示意图ASCE-7-2005的计算方法除了考虑高低相邻建筑物也可考0.4PfW计算,滑落的雪荷载均匀分布在较低的屋面上,分布的区域取虑女儿墙,屋面有较大的设备等对屋面产生的堆雪荷载影较高屋面檐口的投影线起的15ft的范围内。如较低屋面的长度小于响。特别对于轻型钢结构等对于雪荷载敏感的建筑物,对于15ft,可以按实际长度按比例折减。滑落雪荷载仅与雪荷载均匀分布是否能正确、合理地考虑这种附加雪荷载的影响,对保证整工况组合。

个建筑物在雪荷载作用下的安全度有重要作用。

当设计对雪荷载敏感的结构以及在GB50009-2001中无明确规定的结4GB50009-2001与ASCE-7-2005的比较

构体形及屋面类型时,可以参考ASCE-7-2005的相关规定合理的考虑雪荷载的取值与分布。

从上述两国规范的基本内容的对比知道,两国规范对雪荷载的

计算与使用主要有以下几点不同。

参考文献

①对于基本雪压的计算。我国规范GB5009-2001直接根据我国[1]GB50009-2001,建筑结构荷载规范[S].北京:中国计划出版

地域特征给出了基本雪压值,对于特殊地形条件的下的雪荷载,如山社,2001.

区给了1.2的增大系数。而美国规范ASCE-7-2005根据地域积雪特[2]MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures

征给了场地积雪荷载,在计算均布雪压时,需根据屋面的融雪性能及

ASCE/SEI[S].theAmericanSocietyofCivilEngineers,2006.

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上接第140页)

2006.

参考文献

[6]CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].北

1]GB50352-2005,民用建筑设计通则[S].北京:中国建筑工业出版社,

京:中国计划出版社,

2002.2005.

[7]GB50018-2002,冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].北京:中国

计划出版社,2002.

2]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2006.[8]GB50003-2001,砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业

3]JGJ67-2006,办公建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.出版社,2001.

4]JGJ64-89,饮食建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1989.[9]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工

5]GB50009-2001,建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,

业出版社,2002.

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