地面雪荷载是查得的,不是测得的
屋面雪荷载是以千帕(kN/m²)表示的设计荷载,即屋面结构必须能够承受的堆积积雪荷载。位于降雪地区的建筑法规会从该场地的“地面雪荷载”(pg)推导出这一数值——这一数值由适用的地方建筑法规的雪荷载分布图或场地专项研究确定,绝不能在现场估计或猜测。公式中的其他每一个结果都直接由这一个数值按比例得出,因此使用错误的pg会使整个计算失效。
ASCE 7平屋面公式
广泛采用的ASCE 7平屋面雪荷载公式为pf = 0.7 × Ce × Ct × Is × pg。Ce是暴露系数,取值范围从0.9(风力较大、完全暴露、因风而损失积雪的场地)到1.2(积雪更易留存的避风场地)。Ct是热力系数:有采暖建筑取1.0,这类建筑会因下方热量传导而损失部分积雪;无采暖建筑(如车库和棚屋)取1.2,这类建筑会保留全部荷载。Is是重要性系数,常规住宅用途取1.0。
随后用坡度系数Cs将平屋面荷载换算为坡屋面设计荷载,因为坡度更陡的屋面更容易滑落积雪:屋面倾角不超过30°时Cs = 1.0,倾角从30°增大到70°的过程中,Cs随之线性减小趋近于0,坡屋面荷载为ps = pf × Cs。
- 平屋面雪荷载pf = 0.7 × Ce × Ct × Is × pg
- 坡屋面雪荷载ps = pf × Cs
计算实例
取地面雪荷载pg = 1.5 kPa,正常暴露(Ce = 1.0),有采暖建筑(Ct = 1.0),屋面坡度为4:12:平屋面荷载为pf = 0.7 × 1.0 × 1.0 × 1.0 × 1.5 = 1.05 kPa。屋面倾角为arctan(4 ÷ 12) ≈ 18.43°,低于坡度系数开始降低荷载的30°门槛,因此Cs = 1.0,坡屋面设计荷载ps同样等于1.05 kPa。
| 系数 | 采用值 |
|---|---|
| 地面雪荷载(pg) | 1.5 kPa |
| 暴露系数(Ce) | 1.0(正常) |
| 热力系数(Ct) | 1.0(有采暖) |
| 重要性系数(Is) | 1.0(住宅) |
| 平屋面荷载(pf) | 1.05 kPa |
| 屋面倾角(4:12坡度) | ≈ 18.43°(Cs = 1.0) |
| 坡屋面荷载(ps) | 1.05 kPa |
这是教学性估算,不是加盖签章的设计
这一公式是广泛引用的ASCE 7结构估算工具,有助于理解各系数之间的相互作用——但它不能替代加盖签章的结构设计。地面雪荷载(pg)必须始终取自适用的地方建筑法规的雪荷载分布图,最终的屋面框架设计必须由持证结构工程师针对实际场地按照现行法规进行核实。
常见问题
ASCE 7雪荷载公式是什么?
平屋面雪荷载公式为pf = 0.7 × Ce × Ct × Is × pg,其中pg为地面雪荷载,Ce为暴露系数,Ct为热力系数,Is为重要性系数。随后再单独施加坡度系数,得到坡屋面设计荷载。
在哪里能查到我所在场地的地面雪荷载?
地面雪荷载(pg)由适用的地方建筑法规确定,通常来自雪荷载分布图,对于高海拔或特殊地形则来自场地专项研究——绝不应该靠估计或猜测。
为什么有采暖的建筑雪荷载更低?
有采暖的建筑会因热量从屋面逐渐散失而使部分积雪融化,从而减少积雪荷载。车库、棚屋等无采暖建筑没有这种融雪效应,因此法规对其采用更高的热力系数(Ct = 1.2),以反映全部积雪荷载被保留的情况。
屋面坡度是否总能降低雪荷载?
只有超过某个门槛才会。坡度系数Cs在屋面倾角不超过30°时保持1.0,只有当倾角从30°增大到70°时才开始向0递减,这反映了积雪更容易从更陡、更光滑的屋面滑落这一事实。
参考文献
- ASCE/SEI 7 — Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures: source of the flat-roof snow load form (pf = 0.7 · Ce · Ct · Is · pg) and slope-factor concept.
- Local/state building code snow load maps — the authoritative source for ground snow load (pg) at a given site.
- International Code Council (ICC) — International Building Code (IBC), structural snow load provisions.