超越雪荷载灾害.ppt

2007年3月４日凌晨天津遭遇的雪灾 2008年1月10日以来，我国南方的大部分地区遭受的低温雨雪冰冻灾害 超越雪荷载灾害 钢结构设计研究 天津大学 2009年10月20日 报告人 孙国军 主要内容 引言 基本雪压 积雪分布系数 门式刚架和网格结构设计研究 雪荷载取值和钢结构设计的建议 超越雪荷载灾害作用的钢结构设计研究 2007年3月4日清晨至3月5日凌晨，辽宁地区普遍遭受罕见的暴风雪灾，以沈阳和鞍山最为严重 平均积雪深度36厘米 平均风力达到6-7级，阵风9-10级 轻钢厂房从数量和损害程度上相当严重 破坏面积超过了百万平方米 引言 全市多处厂房、仓库、市场顶棚发生坍塌 出现人员伤亡的事故 引言 引言 范围大 持续时间长 积雪深度高 引言 上述的各种灾害都威胁到我们钢结构建筑的安全，主要体现在大跨度轻钢结构在暴雪灾害下的破坏。 本文的研究角度： 超越雪荷载 大跨度轻钢结构设计（门式刚架结构和空间网格结构） 超越雪荷载 超越雪荷载：建筑物在使用或施工过程中承受的超越了规范标准值的雪荷载。 根据我国《建筑结构荷载规范》（GB5009－2001），雪荷载标准值计算公式： 屋面积雪分布系数 基本雪压 基本雪压 基本雪压计算公式： 雪的重度 积雪深度 基本雪压 0.5 0.594 0.612 0.885 雪压 1.746 1.799 2.603 雪重度 我国目前规范 试验测定值 公式2计算值 公式1计算值 雪压比较分析 我国规范中给出的基本雪压取值偏小 通过大量的试验和概率统计理论，重新确定超越雪荷载灾害频发地区的基本雪压 现有荷载规范基础上进行结构设计，建议在取雪荷载标准值时，引入超越雪荷载灾害系数，屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算： 基本雪压 超越荷载灾害系数系数表 1.2 1.1 超越雪荷载灾害系数 敏感钢结构体系 一般钢结构体系 一般钢结构体系:如普通钢结构厂房 敏感钢结构体系:如大跨度钢结构和轻型钢结构 积雪分布系数 单坡的屋面屋面积雪分布系数对比 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 GB5009－2001 0 0.175 0.35 0.437 0.525 0.613 0.7 0.7 MBMA86 70° 60° 50° 45° 40° 35° 30° 25° 屋面坡度 GB5009－2001：35°~ 60°之间偏小 多屋脊的屋面屋面积雪分布系数对比 1.4 1.0 GB5009－2001 2.1 0.35 MBMA86 低洼处 屋脊处 多屋脊的屋面屋面积雪分布系数低洼处偏小 1－实际一般情况；2－规范所用图示；3－前苏联规范图示 高低跨雪堆分析 我国：雪堆成曲线图形的堆积，简化为矩形雪堆 前苏联：形成三角形分布 积雪分布系数 积雪分布系数 我们通过分析一个悬臂结构的弯矩为例，来考虑高低屋面所引起的不均匀荷载系数。 一个高度差为3米的高低屋面，低跨为悬挑结构，悬挑9米，基本雪压按照0.5 取值， 1.0 1.0 0.5 34 31.75 0.5 0.57m 2米 在暴雪灾害中，由于这些高低差所导致的积雪厚度 实际雪堆一般成三角形分布—— 42.45 将积雪分布系数提高到3.0时——43.00 苏联规范 我国 天窗、挡风板和女儿墙等附属结构也是产生不均匀分布的原因，应该尽量避免。根据前面的分析，如有一定需要我们要将其高度控制在0.6m以下，否则由于这些附属结构引起的不均匀积雪荷载系数提高到3.0才相对保险 积雪分布系数 门式刚架和网格结构在超越雪荷载作用下的设计问题 檩条平面外失稳破坏 主梁平面外失稳 梁柱节点弯扭失稳 地锚断裂破坏 大跨轻钢结构（门式刚架和网格结构）典型的破坏形式 主要有以下几种： 门式刚架和网格结构在超越雪荷载作用下的设计问题 从上述的破坏形式可以看出，结构体系的破坏存在着最危险部位（构件），即结构关键构件，解决主要构件的安全性，对提高结构整体抵抗超越荷载作用有明显作用。 屋面局部塌陷破坏 结构整体垮塌破坏 门式刚架和网格结构在超越雪荷载作用下的设计问题 以一个轻钢门式刚架为例，不仅仅是屋面板和檩条的破坏，更有和结构的框架主梁破坏、局部坍塌和整体坍塌破坏。 根据我国的 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 明确规定系杆的设置、檩条斜拉条的设置方法和原则，结合上述实际工程的破坏实例， 发现： 大量的坍塌工程中发现没有系杆或系杆不符合规范要求，根本不能形成空间受力体系；