摘要：本文以實(shí)際事故為例，對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)雪荷載如何設(shè)計(jì)以及對(duì)事故的分析，提出了一些建議，以供同行學(xué)習(xí)交流
關(guān)鍵詞：雪荷載設(shè)計(jì) 事分故析 建議
中圖分類號(hào)：TU119+.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
過去幾年，我國(guó)北方地區(qū)及江南、華南地區(qū)連續(xù)遭受超過50年不遇的雪災(zāi)天氣，給當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活造成了極大的影響；同時(shí)，當(dāng)?shù)氐慕ㄖ镆苍馐芰藝?yán)重的考驗(yàn)，部分輕鋼結(jié)構(gòu)建筑由于所在區(qū)域?qū)嶋H雪荷載大大超過設(shè)計(jì)取值，或者因設(shè)計(jì)或施工缺陷，導(dǎo)致部分損壞，甚至倒塌。
例如：
建筑物雪災(zāi)破壞1
建筑物雪災(zāi)破壞2
建筑物雪災(zāi)破壞3
原因分析
一、雪荷載超出荷載規(guī)范取值
2008年1月26-28日，江蘇、安徽、湖北等地普降暴雪。據(jù)實(shí)測(cè)屋面雪厚度及雪荷載，數(shù)據(jù)如下：
實(shí)測(cè)屋面積雪厚度及積雪荷載（近檐口處）
常熟雪后實(shí)測(cè)：320mm 42kg/m2
兩天后實(shí)測(cè)：230mm 44kg/m2
* 以上數(shù)據(jù)測(cè)量方法為：在屋面選取具有代表性的地點(diǎn)，收集1平方米實(shí)際積雪，測(cè)其重量。
2008年1月暴雪，在江南地區(qū)實(shí)屬罕見，許多地方實(shí)際雪壓超過規(guī)范數(shù)值。如：
1. 常州超過設(shè)計(jì)雪壓值27%
2. 常熟、昆山超過設(shè)計(jì)雪壓值10%
二、建筑物現(xiàn)狀
在所調(diào)查的建筑物中，凡按照規(guī)范設(shè)計(jì)、制造和安裝的鋼結(jié)構(gòu)建筑，均沒有發(fā)生倒塌或嚴(yán)重破壞的問題，比較普遍的現(xiàn)象是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了目測(cè)可見的變形，但均為可恢復(fù)的彈性變形；檁條變形較主結(jié)構(gòu)為明顯。采用圓鋼拉條作為檁間柔性支撐的檁條側(cè)彎變形比較普遍，采用角鋼作為檁間剛性支撐的檁條側(cè)彎明顯較少。
三、雪荷載計(jì)算思考
1、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001》6.2.1 屋面積雪分布系數(shù)中
a=2h，但不小于4m，不大于8m
以下是實(shí)際發(fā)生的雪荷載積雪情況
建筑物高低跨處低屋面積雪情況
建筑物雨蓬屋面積雪情況
2、屋面荷載的堆積。
美國(guó)ASCE7-98中，針對(duì)有高差的屋面及因相鄰建筑或地形所引起的屋面雪荷載堆積給出了不同的計(jì)算方法，此部分堆積是在原屋面雪荷載之上另外疊加的三角形荷載
低屋面上雪荷載的堆積：
背風(fēng)面堆雪高度
hd = 0.43 -1.5
Pg：地面雪壓Psf（鎊/平方英尺）
Lu：高屋面長(zhǎng)度（英尺）
如果lu ≤ 25英尺時(shí)，取lu=25英尺
迎風(fēng)面堆雪高度
LL：低屋面長(zhǎng)度（英尺）
如果LL ≤ 25英尺時(shí)，取LL = 25英尺
* 以上取背風(fēng)和迎風(fēng)堆雪高度大者為設(shè)計(jì)用值。
堆雪寬度
對(duì)于背風(fēng)和迎風(fēng)堆雪寬度，W按下列規(guī)定取用
如果hd ≤ hc
W = 4hd ≤ 8hc
如果hd > hc
W =4 ≤ 8hc
同時(shí)hd = hc
以上hc是從屋面基本積雪頂面至
①臨近高屋面的距離，
�、谖菝媾畠簤Φ捻敳�，
�、畚菝嫱黄鹞锏捻斆�，單位為英尺
如果堆雪寬度W，超過了低屋面的寬度時(shí)，則實(shí)際堆雪寬度應(yīng)去掉超出屋面寬度部分的堆雪，但不能減小三角形堆雪的坡度。
雪密度為γ=0.13Pg+14≤30 Pcf
3、中美規(guī)范差異
以常見的建筑物高度跨形式舉例計(jì)算中美規(guī)范的雪荷載堆積計(jì)算比較
中國(guó)規(guī)范計(jì)算如下：
屋面最大積雪厚度2W0
假設(shè)檁條間距1.5m，最靠近高墻處的檁條所承受的雪荷載為3.0W0.m
取 W0 = 0.5 KN/m2
= 1.5 KN/m
美國(guó)ASCE7-98計(jì)算如下：
屋面最大堆雪高度
hd = 0.43-1.5
= 0.43 X 4.617 X 2.1214 - 1.5
= 2.71英尺 < 9.84 - 0.673 = 9.167
積雪寬度 W = 4hd
= 4 X 2.71
= 10.84 英尺
= 3.304 m
γ = 0.13Pg + 1.4
= 0.13 X 10.25 + 1.4
= 15.23 Pcf
= 248 Kg/M3
第一根檁條承受的荷載為
=[（2.03+1.568）/ 2 + 0.5] X 1.5
=3.103 KN/m
則兩種規(guī)范雪堆積對(duì)比為 3.103/1.5 = 2.07倍
四、事故原因分析
由此可見，兩種規(guī)范在雪荷載堆積計(jì)算上，對(duì)靠近高跨墻面的檁條雪荷載可能相差約一倍。
當(dāng)?shù)谝桓鶛_條失效后，由于雪荷載在屋面板的拉扯下，可能傳至相臨檁條導(dǎo)致其他檁條鏈銷失效。
由于在主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，屋面梁考慮了檁條的平面外支撐作用，當(dāng)檁條失效后，它不僅不能對(duì)屋面的鋼梁發(fā)揮支撐作用，同時(shí)因檁條此時(shí)為柔性破壞，形成懸鏈線效應(yīng)，對(duì)主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平面外拉力，致使主結(jié)構(gòu)失穩(wěn)跨塌。
五、建議
1、規(guī)范雪荷載取值問題
從威海、煙臺(tái)的雪災(zāi)到東北地區(qū)雪災(zāi)及中南地區(qū)雪災(zāi)，都可以看出當(dāng)?shù)匮┖奢d均超出了50年重現(xiàn)期的取值。
2、高低屋面、女兒墻及屋面突起物等，所產(chǎn)生的雪荷載堆積計(jì)算，建議針對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)改進(jìn)計(jì)算方法，使之更細(xì)致、更周全、更接近實(shí)際情況。
3、對(duì)于多跨建筑，當(dāng)屋面坡度大于0.5:12（2.4°），小于3:12 (14°)時(shí)，屋面雪荷載的不均勻分布按半坡0.5W0，另外半坡1.0W0。屋面坡度大于3:12 (14°)，小于12:12 (45°)時(shí)，雪荷載的不均勻分布按半坡無雪另外半坡1.0W0考慮。
4、謹(jǐn)慎考慮內(nèi)襯板對(duì)檁條下翼緣的支撐作用。當(dāng)檁條撓度較大時(shí)，會(huì)發(fā)生側(cè)扭變形，內(nèi)襯板與檁條的連接可能發(fā)生破壞，起不到對(duì)檁條的支撐作用。角鋼或剛性檁間支撐，此時(shí)表現(xiàn)得更為有效。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009―2001） 【M】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社2002.
