引言

雪荷载作为建筑结构设计中的重要活荷载之一，其取值直接关系到建筑物的安全性和经济性。衡阳地区位于中国湖南省中南部，属于亚热带季风气候，冬季气温相对较高，降雪量较小，但并不意味着该地区完全不需要考虑雪荷载。本文将详细探讨衡阳地区雪荷载活载取值的规范依据、计算方法、实际应用中的问题及解决方案，为相关工程设计提供参考。

一、雪荷载的基本概念与规范依据

1.1 雪荷载的定义与重要性

雪荷载是指建筑物屋面因积雪而产生的垂直荷载，属于可变荷载（活荷载）的一种。其数值的准确取值对屋面结构、支撑体系以及整体建筑的安全性至关重要。雪荷载过大可能导致屋面变形、开裂甚至坍塌，而取值过高则会增加建设成本。

1.2 相关规范与标准

在中国，雪荷载的取值主要依据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）（以下简称《荷载规范》）。该规范根据全国气象台站1951年以来的最大雪压资料，给出了各地区50年一遇的基本雪压值。此外，地方性标准如《湖南省建筑结构荷载规范》（DBJ 43/T 351-2020）也可能对特定区域的雪荷载取值提供补充规定。

1.3 衡阳地区的基本雪压值

根据《荷载规范》附录F中的全国基本雪压分布图，衡阳地区的基本雪压值为0.35 kN/m²（50年一遇）。这一数值是基于历史气象数据统计得出的，表示在50年周期内可能出现的最大雪压。需要注意的是，该值为屋面水平投影面上的雪荷载标准值。

二、雪荷载的计算方法

2.1 雪荷载标准值的计算公式

《荷载规范》第7.1.1条规定，屋面雪荷载标准值（(S_k)）的计算公式为： [ S_k = \mu_r \cdot S_0 ] 其中：

(S_k)：雪荷载标准值（kN/m²）
(\mu_r)：屋面积雪分布系数
(S_0)：基本雪压（kN/m²）

2.2 屋面积雪分布系数（(\mu_r)）的取值

屋面积雪分布系数反映了不同屋面形式、坡度、朝向及周围环境对积雪分布的影响。《荷载规范》表7.2.1给出了多种屋面形式的(\mu_r)取值，以下是几种典型情况：

2.2.1 单跨单坡屋面

屋面坡度α < 25°时，(\mu_r = 1.0)
25° ≤ α < 50°时，(\mu_r = 0.6)
α ≥ 50°时，(\mu_r = 0.2)

2.2.2 单跨双坡屋面

屋面坡度α < 25°时，迎风面和背风面(\mu_r = 1.0)
25° ≤ α < 50°时，迎风面(\mu_r = 0.8)，背风面(\衡阳地区雪荷载活载取值详解与实际应用问题探讨

衡阳地区雪荷载活载取值详解与实际应用问题探讨

引言

雪荷载作为建筑结构设计中的重要活荷载之一，其取值直接关系到建筑物的安全性和经济性。衡阳地区位于中国湖南省中南部，属于亚热带季风气候，冬季气温相对较高，0.35 kN/m²的基本雪压值看似不高，但实际设计中仍需考虑局部积雪、屋面形式及环境因素的影响。本文将从规范解读、计算方法、实际应用问题及优化建议等方面，全面探讨衡阳地区雪荷载活载取值。

一、雪荷载的基本概念与规范依据

1.1 雪荷载的定义与重要性

1.2 相关规范与标准

1.3 衡阳地区的基本雪压值

二、雪荷载的计算方法

2.1 雪荷载标准值的计算公式

《荷载规范》第7.1.1条规定，屋面雪荷载标准值（(S_k)）的计算公式为： [ S_k = \mu_r \cdot S_0 ] 其中：

(S_k)：雪荷载标准值（kN/m²）
(\mu_r)：屋面积雪分布系数
(S_0)：基本雪压（kN/m²）

2.2 屋面积雪分布系数（(\mu_r)）的取值

2.2.1 单跨单坡屋面

屋面坡度α < 25°时，(\mu_r = 1.0)
25° ≤ α < 50°时，(\mu_r = 0.6)
α ≥ 50°时，(\mu_r = 0.2)

2.2.2 单跨双坡屋面

屋面坡度α < 25°时，迎风面和背风面(\mu_r = 1.0)
25° ≤ α < 50°时，迎风面(\mu_r = 0.8)，背风面(\mu_r = 0.6)
α ≥ 50°时，迎风面(\mu_r = 0.4)，背风面(\mu_r = 0.2)

2.2.3 带天窗的屋面

对于单跨双坡屋面带天窗，(\mu_r = 1.0)（当α < 25°），但天窗洞口上方区域可能需乘以1.2的放大系数。

2.2.4 多跨屋面

多跨屋面的积雪分布更复杂，通常中间跨的(\mu_r)值较高，可能达到1.2~1.4，具体需按规范表格确定。

2.3 衡阳地区雪荷载计算示例

假设衡阳某建筑采用单跨双坡屋面，坡度α = 30°，基本雪压(S_0 = 0.35 \, \text{kN/m}^2)。根据规范：

迎风面(\mu_r = 0.8)
背风面(\mu_r = 0.6)

则：

迎风面雪荷载标准值：(S_k = 0.8 \times 0.35 = 0.28 \, \text{kN/m}^2)
背风面雪荷载标准值：\S_k = 0.6 \times 0.35 = 0.21 \, \text{kN/m}^2)

设计时需按最不利情况（迎风面）取值，即(S_k = 0.28 \, \text{kN/m}^2)。

三、实际应用中的问题探讨

3.1 局部积雪与不均匀分布

尽管衡阳地区整体雪压较低，但以下情况可能导致局部积雪加重：

风涡流：高层建筑周边或山地地形可能形成风涡流，导致局部雪堆积。
屋面凹凸：女儿墙、设备基础、天窗等突出物可能阻挡雪滑落，形成雪堆。
相邻建筑遮挡：两栋建筑间距过近时，背风面可能积雪更厚。

解决方案：

对易积雪区域（如女儿墙内侧）进行局部加强设计。
采用坡度大于50°的屋面，使积雪自然滑落。
在结构计算时，对局部区域乘以1.2~1.5的放大系数。

3.2 雪荷载与活荷载的组合

《荷载规范》第5.1.2条规定了雪荷载与活荷载的组合值系数ψ_c。对于屋面活荷载（如检修荷载），当与雪荷载同时出现时，组合值系数ψ_c = 0.7。

示例：某屋面活荷载标准值为0.5 kN/m²，雪荷载标准值为0.28 kN/m²，则设计值： [ q = \gamma_G \cdot g_k + \gamma_Q \cdot q_k + \gamma_Q \cdot \psi_c \cdot s_k ] 其中：

(\gamma_G = 1.2)（永久荷载分项系数）
(\gamma_Q = 1.4)（可变荷载分项系数）
(g_k)：屋面永久荷载（如防水层、保温层）
(q_k)：屋面活荷载（0.5 kN/m²）
(s_k)：雪荷载（0.28 kN/m²）

若(g_k = 2.0 \, \text{kN/m}^2)，则： [ q = 1.2 \times 2.0 + 1.4 \times 0.5 + 1.4 \times 0.7 \times 0.28 = 2.4 + 0.7 + 0.2744 = 3.3744 \, \text{kN/m}^2 ]

3.3 融雪与冰荷载

衡阳冬季气温虽高于北方，但仍可能出现冻融循环，导致屋面结冰。冰荷载可能比雪荷载更危险，因为冰的密度（约900 kg/m³）远大于雪（100-300 kg/m³）。规范未明确给出冰荷载取值，但设计时可参考以下原则：

对于平屋面或低坡屋面，冰荷载可按雪荷载的1.5~2.0倍估算。
采用电伴热融冰系统时，需额外考虑设备荷载。

3.4 老旧建筑改造中的雪荷载问题

衡阳地区存在大量老旧建筑，其设计年代可能早于现行《荷载规范》，基本雪压取值可能仅为0.20~0.25 kN/m²。改造时需复核：

原设计图纸是否明确雪荷载取值。
若未考虑雪荷载，需按现行规范重新核算屋面承载力。
加固方案可采用增设钢梁、更换轻质屋面板等。

加固示例：某老旧厂房原设计未考虑雪荷载，现需改造为仓库。经复核，原屋面梁承载力不足。加固方案：

在梁底增设钢套管（厚度6mm，Q235钢）。
更换原石棉瓦屋面为压型钢板（自重减轻30%）。
加固后屋面承载力由0.8 kN/m²提升至1.5 kN/m²，满足规范要求。

四、优化设计建议

4.1 屋面形式选择

对于衡阳地区，推荐以下屋面形式：

坡屋面：坡度≥30°，可有效减少积雪。
弧形屋面：积雪分布均匀，且易滑落。
金属屋面：表面光滑，摩擦系数小，利于雪滑落。

4.2 结构布置优化

减小屋面梁跨度：采用密肋梁或井字梁，降低单梁负荷。
增加支撑体系：在屋脊、檐口增设水平支撑，提高整体刚度。
轻质高强材料：采用轻钢、铝合金等材料，减轻自重，提高承载力储备。

4.3 监测与维护

建议重要建筑（如大型仓库、体育馆）安装屋面荷载监测系统，实时监测积雪厚度和屋面变形。同时，建立冬季巡检制度，及时清除危险积雪。

五、结论

衡阳地区雪荷载基本值为0.35 kN/m²，设计时需结合屋面形式、环境因素进行修正。实际应用中需重点关注局部积雪、荷载组合、冰荷载及老旧建筑改造等问题。通过合理选择屋面形式、优化结构布置和加强监测维护，可有效平衡安全性与经济性。随着气候变化，建议定期关注气象数据更新，必要时调整设计参数。

参考文献：

《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）
《湖南省建筑结构荷载规范》（DBJ 43/T 351-2020）
《建筑结构设计统一标准》（GB 50068-2018）