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使用ASCE计算屋顶雪荷载 7-10

关于如何计算每个 ASCE 的屋顶雪荷载的演练 7-10

如果在设计期间不考虑雪荷载对结构的影响可能会产生可怕的影响. ASCE 在 ASCE 中制定的程序和指南 7-10 根据您在美国的位置,向结构工程师提供有关这些载荷的指示, 以及如何应用它们.

显示或引用的所有部分和图均来自 ASCE 7-10.

SkyCiv结构3D (S3D) 使用户能够轻松有效地加载其结构以满足设计要求. 在这个部分, 我们将概述如何计算雪荷载并将其应用于您的结构, 在 ASCE 的指导下 7-10.

我们将使用 麦迪逊, 威斯康星州 作为我们在美国的示例位置,以帮助进行计算.

在我们对我们的结构施加任何雪荷载之前, 我们需要知道我们所在地的地面雪荷载, 可以使用图找到 7.1 来自ASCE 7-10. 就我们而言, 地面雪荷载是 30 psf.

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数字 1: 示例项目在麦迪逊的位置, 图上的威斯康星州 7.1 在 ASCE 7-10

在一些特殊情况下, 需要特定地点的案例研究来确定地面雪荷载,因此不能直接在提供的地图上找到. 见章节 7.2 想要查询更多的信息.

也, 您可以通过在线直接找到您所在位置的地面雪荷载 按位置分类的危害 工具, 由 ATC 提供.

平屋顶雪荷载, \({p}_{F}\)

施加到我们结构上的雪荷载不是地面雪荷载, 但在大多数情况下, 平屋顶雪荷载. 可以在整个章节中找到有关倾斜屋顶的其他注意事项 7 ASCE的 7-10. 就我们而言, 让我们假设我们的结构有一个平屋顶 (屋顶坡度≤ 5°).

平屋顶雪荷载计算公式 7.3-1:

\({p}_{F} = 0.7{C}_{Ë}{C}_{Ť}{一世}_{s}{p}_{G}\)

在哪里:

\({C}_{Ë}\) = 曝光系数

\({C}_{Ť}\) = 热因数

\({一世}_{s}\) = 重要因素

\({p}_{G}\) = 地面雪荷载

曝光系数, \({C}_{Ë}\)

暴露因子使用表确定 7-2 在 ASCE 7-10. 就我们而言, 麦迪逊大部分地区的暴露/地形类别, 威斯康星州属于 B 类; 我们将假设屋顶部分暴露. 因此, 我们的曝光系数是 0.9.

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数字 2: 桌子 7-2 来自ASCE 7-10 突出显示我们的示例案例

温度系数, \({C}_{Ť}\)

温度系数由表确定 7-3 在 ASCE 7-10. 在大多数情况下, 温度系数等于 1.0, 这就是我们将在我们的案例中假设的. 其他案例可以在下面找到:

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数字 3: 桌子 7-3 来自ASCE 7-10 突出显示我们的示例案例

雪重要因子, \({一世}_{s}\)

重要性因素不仅限于雪荷载计算, 还有冰和地震的重要因素. 为您的结构找到雪的重要性因子, 首先从表中找到风险类别 1.5-1. 就我们而言, 我们将假设风险类别是风险类别 II, 最普遍的. 下一个, 去表 1.5-2 找到重要因素. 对于这个练习, 雪的重要性因子是 1.00.

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数字 4: 桌子 1.5-2 来自ASCE 7-10 突出显示我们的示例案例

使用方程式 7.3-1, 我们现在可以计算示例位置的平屋顶雪荷载:

\({p}_{F} = 0.7{C}_{Ë}{C}_{Ť}{一世}_{s}{p}_{G}\)

\({p}_{F} = 0.7*(1.0)*(1.0)*(1.0)*(30 磅/英尺^2)\)

\({p}_{F} = 21 lb/ft^2\)

就我们而言, 这是我们的未分解, 均衡 将应用于结构的设计雪荷载. 平衡雪荷载适用于屋顶结构所在的任何地方. 这包括悬垂和多个屋顶水平.

如果我们的结构屋顶是倾斜的, 还有其他规定可以找到设计雪荷载. 我们将在下面探讨这些:

斜屋顶雪荷载, \({一世}_{s}\)

当屋顶坡度大于5°时, 屋顶被认为是倾斜的. 假设倾斜屋顶雪荷载作用在表面的水平投影上.

斜屋顶雪荷载计算公式为 7.4-1:

\({p}_{s} = {C}_{s}{p}_{F}\)

在哪里:

\({C}_{s}\) = 屋顶坡度系数

\({p}_{F}\) = 平屋顶雪荷载

屋顶坡度系数, \({C}_{s}\)

屋顶坡度系数取决于各种屋顶属性,包括温度, 形状和材料. 屋顶坡度系数可以通过截面确定 7.4.1 通过 7.4.4 ASCE的 7-10 并且可以称为:

暖屋顶坡度系数

冷屋顶坡度系数

弯曲屋顶的屋顶坡度系数

多折板屋面坡度系数, 锯齿, 和桶形拱顶屋顶.

平屋顶雪荷载, \({p}_{F}\)

这是上一节计算的雪荷载. 如果您的结构有倾斜或平坦的屋顶, 您仍然需要计算平屋顶雪荷载.

从 ASCE 中的这些部分获得屋顶坡度系数后 7-10, 的 均衡 倾斜屋顶的设计雪荷载可以很容易地使用公式计算 7.4-1. 平衡雪荷载适用于屋顶结构所在的任何地方. 这包括悬垂和多个屋顶水平.

部分的, 不平衡和漂移加载

除了平衡的雪荷载, 在设计结构上的雪荷载时也需要考虑某些荷载情况.

结构工程师是否有责任确保正确应用和分析结构的所有可能的载荷情况和组合. 请务必仔细阅读本章的后面部分 7 – 栏目 7.5 – 7.12 – ASCE的 7-10 找到除平衡雪荷载条件之外的任何适用的加载附加条件或条件.

部分加载

连续梁系统必须按照第 7.5-1. 必须应用三个不同的案例, 这些情况如图 7-4. 在某些情况下, 在仅施加一半平衡雪荷载的情况下发现对成员的最大影响. 见章节 7.5 想要查询更多的信息.

不平衡的雪荷载

由于屋顶的形状和几何形状的可变性, 以及它们与不同风向的相互作用, 不平衡的雪荷载可能会有很大差异. 臀部和山墙屋顶存在不同的不平衡载荷规定, 弯曲的屋顶, 锯齿形屋顶, 和圆顶屋顶.

这些不平衡雪荷载与平衡雪荷载情况分开分析, 因此, 不是添加剂. 见章节 7.6 想要查询更多的信息.

雪飘

屋顶设计通常会呈现大量的屋顶标高,很少会提供一个单一的屋顶高度. 因为这, 屋顶区域彼此之间较高和较低,并且容易积雪. 雪可以从屋顶的低侧吹向高侧, 或从屋顶的较高区域吹到较低的投影侧. 额外雪量, 或附加费, 取决于相邻两个屋顶的高度差和垂直于高度下降的屋顶长度. 见章节 7.7 和 7.8 想要查询更多的信息.

参考资料:

  • 建筑物和其他结构的最低设计负荷. (2013). 轴/六 7-10. 美国土木工程师学会.
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