拱形屋面风致积雪分析

张 冰 张延年, 蒋 坤

(1.吉林建筑科技学院土木工程学院， 长春 130114； 2.沈阳建筑大学土木工程学院， 沈阳 110168)

大跨度屋盖设计中，结构形式多采用轻钢结构，其特点决定了该结构对风雪荷载较敏感。风雪灾害造成的大跨度屋盖结构的破坏、倒塌等事故，有些学者认为是由于雪荷载超过设计值造成的倒塌，但通过研究[1-3]发现，雪荷载增大并不是主要原因，而是GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》没有充分考虑风致积雪漂移导致的积雪分布状态。

以拱形屋面的现场雪灾场景调查所收集的相关图片为例，采用Fluent[4-5]软件，使图片场景再现，以研究屋面积雪分布情况，进而对拱形屋面风致积雪的数值模拟进行分析，提出符合实际情况的屋面积雪不均匀分布系数取值的建议。

1 调查分析

2013年黑龙江省绥芬河市，由于遭受大风雪气候，导致蔬菜大棚等拱形屋架损坏量达500 m2[4-5]。2016年，西安市的大雪致使某市场的彩钢大棚发生倒塌事故[5]。2017年，合肥市的暴雪，使多数道路沿线的公交站牌倒塌[6]。2018年合肥5个公交站台被雪压塌。2018年西安一批发市场大棚被积雪压塌。2018年荣成某中学食堂为彩板拱单跨结构，由于半跨积雪严重，同时支座水平位移过大，引起局部失稳破坏。上述案例分析[7]表明：通常在发生雪灾的同时伴有大风。对于拱形罩棚，当风向和屋面纵向一致时，雪会堆积在螺旋纹屋面板凹槽，由于此处积雪沉积导致屋面荷载增加，是造成屋面倒塌的主要原因；单跨拱形屋面，则积雪在一侧堆积较多，另一侧较少，与多跨构件相比，单跨的支撑柱、屋面与支撑柱的连接部位的横向支撑少，容易失稳，所以整体失稳是造成屋面倒塌的主要原因。……