拱形屋頂不平衡積雪荷載

拱形屋頂不平衡積雪荷載

雪荷載是房屋屋面的主要荷載之一，屬于結構上的可變荷載。在我國寒冷地區及其他大雪地區，因雪荷載導致屋面結構以及整個結構破壞的事例時有發生（如下圖所示）。尤其是大跨度結構以及輕型屋蓋對雪荷載更為敏感。因此，在有雪地區，在結構設計中必須考慮雪荷載的作用。

1. 基本雪壓

所謂雪壓是指單位水平面積上的積雪重量。

雪壓的計算公式：s＝rd

式中 s——雪壓（N/）

r——雪重度（N/）

d——雪深（m）

雪重度r是一個隨時間和空間變化的量，越靠近地面，雪的重度越大，雪深越大，下層的重度越大。

屋面水平投影面上的雪荷載標準值，按下式計算：

——雪荷載標準值（kN/）；
——屋面積雪分布系數；
——基本雪壓（kN/）；

基本雪壓（）是雪荷載的基準壓力，一般按當地空曠平坦地面上積雪自重的觀測數據，經概率統計得出50年一遇很大值確定?？梢栽凇督ㄖY構荷載規范》附錄表D4中直接查出。

2.屋面的雪壓

影響屋面雪壓的因素有：風、屋面形式、屋面散熱等。

1） 風對屋面積雪的影響

風對屋面積雪的影響:主要是由風的漂積作用引起的。在下雪過程中，風會把部分本將飄落在屋面上的雪積吹到附近的地面或其它較低的物體上，這種影響就叫風的漂積作用。當風速較大或房屋處于曝風位置時，部分已經積在屋面上的雪會被風吹走，從而導致平屋面或小坡度（坡度小于10度）屋面上的雪壓普遍比鄰近地面上的雪壓要小。在高低跨屋面的情況下，由于風對雪的漂積作用，會將較高屋面的雪吹落在較低屋面上，在低屋面上形成局部較大的漂積荷載。對多坡度屋面及曲線型屋面，屋谷附近區域的積雪比屋脊區大，其原因之一是作用下的雪漂積，屋脊區的部分積雪被風吹在屋谷區內。

對于高低跨屋面，由于風對雪的漂積作用，會將較高屋面的雪吹落在較低屋面上，在低屋面上形成局部較大的漂積荷載。蘇聯根據西伯利亞地區的屋面荷載的調查，對屋面積雪分布系數規定為

=2h/4.0

式中 h——屋面高低差，m；

——基本雪壓，kN/。

并規定積雪分布寬度=2h，但不小于5m，不大于10m。積雪按三角形分布，如圖所示。根據我國的積雪情況調查，高低屋面堆雪集中程度遠小于西伯利亞地區，形成三角形分布的情況較小，一般高低屋面處存在風渦作用，雪堆多形成曲線圖形的堆積情況。因此，我國規范將其簡化為矩形分布的雪堆，對取平均值2．0，雪堆長度2h不小于4 m。但不大于8 m。

對多跨坡屋面及曲線型屋面，屋谷附近區域的積雪比屋脊區大，也受風作用下的雪漂積的影響，屋脊區的部分積雪被風吹積在屋谷區內，造成局部堆雪及局部滑雪。因而，對多跨坡屋面及曲線型屋面，風作用除了使總的屋面積雪減少外，還會引起屋面的不平衡積雪荷載。

2）屋面坡度對積雪的影響

屋面雪荷載與屋面坡度密切相關，一般隨坡度的增加而減小，主要原因是風的作用和雪滑移所致。

當屋面坡度大于到某一角度時，積雪就會在屋面產生滑移或滑落，坡度越大滑落的雪越多。屋面表面的光滑程度對雪滑移的影響較大。雪滑移帶來的另一個問題是滑落的雪堆積在與坡屋面領接的較低屋面上。風作用使總的屋面積雪減少，對雙坡屋面及曲線型屋面，還會引起屋面的不平衡積雪荷拱殼屋頂載。

3）屋面溫度對積雪的影響

屋面散發的熱量使部分積雪融化，同時也使雪滑移更易發生。

不連續加熱的屋面，加熱期融化的雪在不加熱期間可能重新凍結。在屋面較低處結成較厚的冰層，產生附加荷載。重新凍結的冰雪還會減低坡屋面上的雪滑移能力。融化后的雪水常常會在檐口處凍結為冰凌及冰壩。這一方面會出現滲漏現象；另一方面會對結構產生不利的荷載效應。

我國南部氣候較暖，屋面積雪容易融化；北部寒潮風較大，屋面積雪容易吹掉。與蘇聯、加拿大、北歐等國相比，積雪情況不甚嚴重．積雪期也較短。因此。我國《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)根據以往的設計經驗，參考國際標準ISO 4355及國外相關資料，對屋面積雪分布僅概括地規定了8種典型屋面積雪分布系數，見表2—3。其中大部分屋面都列出了積雪均勻分帶和不均勻分布兩種情況，后一種主要是考慮雪的滑移和堆積后的效應。

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