带天窗屋面的轻钢结构积雪分布研究探讨.docx

带天窗屋面的轻钢结构积雪分布研究探讨摘要：近几年来，我国雪灾的频繁发生，雪灾中钢结构的坍塌破坏事故持续 增加，都暴露出钢结构在雪灾天气中的一系列问题，也反映出规范中屋面积雪分 布系数存在明显的缺乏，近年来，许多研究人员对于加强钢结构的平安性能及抗 灾能力以及修改规范关于不均匀积雪分布规定的呼声也越来越高，本文对于这一 问题进行了简单探讨，旨在共同学习关键词：积雪分布钢结构设计天窗屋面1 .前言钢结构建筑由于自重较轻，可靠性较高，抗震性好等众多优点，被广泛 的应用于各领域的建筑当中，尤其是对空间及面积要求较大，结构性能要求较高 的工业建筑，其中厂房及仓库一般都采用轻钢结构或钢网格结构，现今许多民用 及公共建筑也同样广泛采用钢结构，因此钢结构［1］建筑在整个建筑群体当中的 比例也逐年提高，但也同样增加了钢结构在雪灾中受损的几率以2008年雪灾 为例，导致全国范围内相当数量的轻钢结构建筑受损破坏,主要受损结构形式为 门式刚架、网架和压型钢板拱壳结构等，此次雪灾中钢结构建筑,无论是数量上 还是损坏程度上，都是较为严重的，一些厂房的屋面板坍陷、楝条弯折,主钢构 也有大面积坍塌导致局部厂房已不能正常使用，另外，还有许多加油站、停车场 网架结构、雨蓬等坍塌或严重破坏。

2 .天窗屋面的应用对于存储货物要求通风及采光的货仓，以及空气流动要求较高的厂房车 间，一般在屋面都设有天窗，天窗可以减少厂房建筑室内的余热和余湿，通风天 窗的选用一般按照建筑的通风及采光要求，根据当地的气候条件，主导风向，建 筑物的高度，进排风温差，通风量等因素确定通风天窗的规格型号目前天窗的 种类较多，按不同屋面类型的需求和天窗规格的不同，主要有如下列图所示的几种 天窗图1各类通风天窗选用示意图3 .带天窗屋面的积雪破坏分析天窗一方面对建筑物起到通风排热的作用，另一方面却大大增加了屋盖 积雪的概率，在雪灾中，天窗周围是屋面积雪较为严重的区域，由于低温天气时, 天窗关闭，屋面上的风不能顺利的穿行于屋盖.，因此对屋盖上的积雪的搬运作用 较弱，降雪遇天窗后易堆积，形成雪堆，一旦雪堆超过屋盖的承载力极限便发生 破坏雪灾中，许多建筑物屋盖的坍塌都是由该区域的雪荷载严重超载引起的图2某国有企业倒塌粮食仓库为了满足粮食货物的通风需要，该粮食仓库的单跨双坡屋盖上设有沿纵 向屋脊的连续天窗，事后发现由于屋盖坡度较小，积雪难于脱落，加上风致积雪 作用，在天窗处形成了雪堆，最终因屋脊处纵向钢梁的失稳导致屋盖整体坍塌。

图3洛南县甘河农贸市场大棚该农贸市场大棚为轻钢结构，设有多处天窗，暴雪前的几次降雪在天窗 处已形成积雪，并未得到及时的清理，暴雪过后屋盖因不堪过重的积雪而最终导 致屋盖连同墙体的完全坍塌4 .屋面积雪分布系数分析图4规范中关于带天窗屋面枳雪分布系的规定灾后经分析，天窗周围的积雪过多是导致屋面破坏的主要原因，对于积 雪均匀分布的情况，规范中屋面积雪分布系数bi的修正系数取1但降雪过大 时，天窗上部积雪可能会塌落，从而增加天窗附近屋面处的积雪厚度，所以对 于雪灾频发的地区，列如北方省份，均匀分布时的积雪分布系数应适当加大对 于积雪不均匀分布的情况，由于天窗的挡风作用，风的搬运产生对于天窗两侧的 积雪搬运作用较小，只考虑降雪在天窗阻力下产生堆积的不均匀分布情况天窗 架的跨度和高度应根据建筑的采光和通风要求确定天窗架的跨度一般为屋架跨 度的1/3〜1/2高度为其跨度的1/5〜1/2当天窗跨度较小时，天窗盖的积雪情 况按平面考虑，由于风的搬运作用积雪不容易堆积，因此积雪应低于当地的基本 雪压，规范中雪分布系数p取0.8较为合理当天窗跨度较大时，天窗盖外形 类似于单颇单跨和单坡双跨屋盖.，因此天窗上部积雪分布情况按单坡单跨和单坡 双跨屋面的情形加以分析。

本文主要分析从天窗立面到屋盖边缘一段的屋面积 雪分布系数和其修正系数目前最长用的天窗架跨度为3m, 6m, 9m, 12m,窗 扇高度一般为0.9m, L2m, 1.5m,天窗架实际高度H=窗扇总高+850mm,因此 天窗架实际高度一•般不会超过2.4m5 .总结从近年来钢结构在雪灾中众多的破坏实例可知，钢结构屋面雪荷载是造 成钢结构破坏的外部原因也是直接原因，钢结构自身的众多设计缺陷与施工问题 是造成破坏的内部原因，其中对于屋面雪荷载取值的不合理是众多破坏原因中较 为突出的一个，也是造成钢结构应对雪灾情况最为薄弱的一处，虽然钢结构屋面 雪荷载超载一方面是由于极端天气造成，但是，屋面的建筑结构类型对雪在屋面 的最终堆积形状起到决定性作用，进而直接影响到屋面不同位置雪荷载的最终取 值，因此，有必要对规范中屋面积雪分布系数加以修改。