将我国建筑结构荷载规范与美国MBMA手册进行比较,我们可以发现两大差异:一是我国建筑结构荷载规范普遍对风、雪、建筑荷载的数值比MBMA小很多; 其次,根据建筑物的具体形状以及风、雪、活荷载分布的数值,我国的规范非常简单且不详细,而MBMA考虑得很详细,但计算复杂。 2007年初,沉阳的一场特大雪灾摧毁了许多轻钢结构建筑,几乎都是有女儿墙或高低跨度的建筑。 重要原因是檩条雪荷载计算存在问题。 在雪荷载作用下,檩条被压碎,导致主体框架倒塌,如图7.2-1所示。 根据GB 50009,屋顶有高差区域的积雪分布按照简单的阶梯状分布模型进行计算。 该模型符合等效荷载原理,可用于主框架的计算。 过去采用简化的等效荷载模型,方便手工计算,现在采用软件计算,没有必要),但用它来进行檩条计算是极其不合适的,因为檩条无法均匀分担不均匀的雪荷载,只能承受的积雪分布荷载在各自区域应按近似三角形分布取相应值。 但我国的荷载规范并没有相应的计算公式。 虽然GB50009规定“屋面板和檩条按积雪分布不均匀的最不利情况使用”,但由于规范中没有给出积雪分布的具体形状和计算方法,导致长期以来,设计人员没有给出积雪分布的具体形状和计算方法。考虑了实际雪形、机械施加荷载规格,并按雪荷载区域内所有檩条按两倍积雪的矩形分布计算,仅适合计算主框架,严重脱离实际工况。
在目前国内尚无积雪计算公式的情况下,可以考虑参考美国MBMA的积雪分布计算方法。 MBMA的雪计算方法非常复杂。 甚至需要考虑建筑物周围的地理环境以及建筑物的保温特性。 下面仅介绍常规建筑最基本的积雪分布计算方法(按照英制关系换算成公制单位):
1、高低跨度(包括雨篷、女儿墙可参考计算)
每个几何参数如图1所示。
求基本积雪深度:
3、屋顶有较大的突出物
参见图3,对于突出部的四个边,仅考虑边长S>4.5m的积雪效应计算,不考虑边长小于4.5m的积雪效应计算:
对于多脊多坡的结构,如果屋面坡度为02.5°,则应考虑坡谷处局部积雪,如图4所示。屋脊处雪荷载减少一半,雪荷载减少。在坡谷处加倍。 与我国GB 50009相比,主框架内力计算GB50009规定框架能在整个跨度上均匀分布)。 差别不大(因为坡谷内有柱子),但对于檩条内力的计算钢结构墙面檩条计算,差别可达43%。 。
另外,在高跨和低跨建筑中,如果高跨屋顶坡度为0>10°,还需要考虑高跨屋顶上的积雪落在低跨屋顶上的情况。 一般门式刚架轻钢结构的屋面坡度不会达到10,因此这种情况可以忽略。 事实上钢结构墙面檩条计算,坡度小于10°时,仍然会出现滑行现象,但并不严重,可以忽略不计。
4、雪荷分布不均匀
当屋面坡度大于5°时,需要考虑雪荷载分布不平衡。 如图5所示,MBMA 2002中不平衡雪荷载分布的计算非常复杂,需要根据建筑物的宽度2W、屋顶坡度θ、建筑物的长宽比L/W进行计算物体的尺寸由长宽比L/W等因素决定。 一般不平衡程度比我国GB 50009的相应规定更为严重。图5(a)~(d)显示了建筑物积雪分布不平衡的四种类型。 健康)状况。 通过计算分析可以看出,与整个屋面均匀分布的方式相比,刚架雪荷载不平衡分布的弯矩差异很小,可以忽略不计。 因此,主刚架按GB 50009简化模型计算雪荷载是可行的。 但对于靠近屋檐的檩条,荷载变化较大。 根据MBMA最不利的情况,檩条的内力最多可增加90%,设计时应注意这一点。
5. 总结
(1) GB 50009的简化当量雪荷载计算适用于主框架,不适用于檩条。
(2)檩条雪荷载值:有高低跨(含女儿墙)的,必须按实际积雪分布图计算。 应充分理解GB 50009的规定精神,不能简单套用表6。 2.1 雪分布模型计算。
(3)对于积雪分布不平衡、坡谷积雪过多等情况,应注意屋顶边缘区和坡谷区檩条雪荷载的增加。