本文作者:吉林钢结构设计公司

钢结构屋顶防雪设计要点

钢结构屋顶防雪设计要点 钢结构钢结构螺旋楼梯设计

钢结构屋顶防雪设计需考虑结构强度、防水性能以及抗风能力。通过增加钢梁间距和设置支撑结构来增强整体稳定性。使用防水涂料和密封材料确保屋顶的防水效果。设计时需确保足够的通风和采光,以维持室内环境舒适。考虑采用轻质保温材料减少屋顶负担。定期检查维护是确保长期有效性的关键。

钢结构屋顶防雪设计要点

一、荷载取值方面

  • 适当提高雪荷载取值
    • 对于门式刚架轻型房屋钢结构这类屋盖较轻且对雪荷载敏感的结构,雪荷载常为控制荷载,极端雪荷载下易造成整体破坏,基本雪压应适当提高。按照《建筑结构荷载规范》GB50009规定,对雪荷载敏感的结构,应采用100年重现期的雪压。如威海地区为0.6KN/(每平方米60公斤重),对于有外挑天沟或女儿墙等清雪困难的建筑,还应在此基础上适当增加设计雪荷载取值。

二、屋面形式方面

  • 采用减少局部积雪的形式
    • 轻型钢结构房屋宜采用单坡或双坡屋面形式,可避免中间出现大范围积雪区域。对高低跨屋面,宜采用较小的屋面坡度,防止高屋面上的雪过多漂移到低屋面上导致局部堆积过厚。并且不设或减少女儿墙、屋面突出物等,以减低积雪危害。

三、积雪分布计算方面

  • 考虑多种积雪分布情况
    • 门式钢架结构超载能力差,在设计主结构及围护结构时,要特别注意女儿墙附近、附房墙体附近、高低跨形成的高低屋面和多跨房屋内天沟等处的堆雪荷载。设计门式刚架时,应严格按照《门规》第4.3.2,4.3.3条要求,考虑积雪分布系数,考虑雪的堆积和漂移荷载。对于屋面板和檩条,积雪分布系数应按积雪不均匀分布的最不利情况采用;刚架斜梁应按全跨积雪的均匀分布、不均匀分布和半跨积雪的均匀分布,进行包络设计。

四、结构构件方面

  • 控制梁柱翼缘宽厚比
    • 《门规》规定主刚架构件受压板件中,工字型截面构件受压翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比有一定限制。针对降雪概率高、强度大的地区(如威海地区),建议不是地震作用组合控制的结构,钢柱及与钢柱相连区段梁(塑性耗能区)的宽厚比限值按13εk(相当于S3级或四级抗震的要求)考虑,以增加结构延性,防止结构整体垮塌。其中εk为钢号修正系数,其值为235与钢材牌号中屈服点数值比值的平方根。

五、天沟设计方面

  • 充分考虑外挑天沟荷载
    • 寒冬天气,天沟会因排水不畅产生结冰现象,屋面的积雪滑落也会堆积在此处。设计时应充分考虑外挑天沟处高密度的冰雪荷载以及屋面清雪过程中可能产生的动力荷载影响。

六、稳定性增强方面

  • 增加隅撑设置
    • 刚架结构的平面外稳定直接影响结构的承载能力,在屋面斜梁受压区(檐口处和多跨屋脊处)应加密隅撑设置。双侧设置的隅撑,在满足支撑点位置、自身长细比等要求的前提下,可以减小屋面斜梁的平面外计算长度,提高稳定性。同样,在刚架柱、抗风柱上设置隅撑也是提高结构整体稳定性的有效措施。需要注意边跨单侧布置的隅撑应充分考虑因檩条变形所传递的侧推力影响。

七、屋面板要求方面

  • 明确厚度和强度要求
    • 如屋面板厚或强度不满足要求,在雪荷载作用下,会引起屋面压型钢板板变形过大、卡扣脱开、密封开裂等,造成渗漏。《门规》第11.1.4条规定,采用彩色镀层压型钢板的屋面及墙面板的基板力学性能应符合现行国家标准《建筑用压型钢板》GB/T12755的要求,基板屈服强度不应小于350N/mm2,对扣合式连接板基板屈服强度不应小于500N/mm2,并且应在设计文件中明确。

八、风荷载方面

  • 正确取值风荷载
    • 暴风雪天气风雪荷载同时组合,是对结构安全的更严峻考验,风荷载的正确取值至关重要。《门规》第4.2.1条风荷载标准值计算公式中的μw称为风荷载系数,和《建筑结构荷载规范》GB50009 - 2012中风荷载体型系数μs有所区别,且基本风压应放大1.1倍,风荷载放大系数应满足《工程结构通用规范》GB55001 - 2021的要求。

九、屋面坡度方面

  • 设计合理坡度
    • 钢结构屋顶的坡度应该适当,能够让大部分雪向下滑落,减轻屋顶负担。在设计时,建议考虑当地的气候条件和降雪量,确定适当的坡度和雪载荷标准。

十、防滑处理方面

  • 采用防滑措施
    • 在设计钢结构屋顶时,可以考虑采用防滑处理,例如在屋顶表面喷涂特殊的防滑涂料,以增加摩擦力,避免结冰和滑落。

十一、材料选择方面

  • 选择优质材料
    • 在选材时,应该选择高质量的材料,特别是在寒冷地区。优质的材料能够承受雪的压力和冻融循环,保证屋顶的长期稳定性。

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