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抵抗風災雪災的輕鋼結構設計

作者：王賽寧 李文波 牟蘭 韓小紅 李祝元 郭啟勇    
時間：2011-12-01 17:19:58 [收藏]
本文著重介紹了美國MBMA96 和FM關于輕鋼結構房屋的風荷載及雪荷載設計方法和規(guī)定，并與荷載規(guī)范GB5009-2001的相應規(guī)定的差異進行了比較，對國內(nèi)輕鋼房屋的風荷載設計、雪堆積及分布提出一些建議。
    關鍵詞：低層房屋 設計風壓 壓力系數(shù)

    前言
    20世紀90年代以來，我國鋼結構建筑的發(fā)展十分迅速，特別是輕鋼結構的發(fā)展更是，如火如荼。輕鋼結構較其它結構相比，具有本身自重輕，構件薄，結構的超靜定次數(shù)少等特點，故對風吸力及雪荷載的漂移和堆積較為敏感，在這些方面，我國還缺乏理論研究和實踐認知。不容回避的事實是，每當各地有大的風災、雪災發(fā)生時，就會造成輕鋼結構的嚴重破壞。仔細研讀美國規(guī)范（MBMA96）中有關風、雪荷載設計的規(guī)定，不難發(fā)現(xiàn)我國目前的荷載規(guī)范，在這些方面的規(guī)定尚有待改進和完善。希望借2007年3月4日沈陽地區(qū)的雪災及2004年浙江臺州第14號 “云娜” 臺風的影響，結合 MBMA96的相應規(guī)定，得出符合我國國情的雪荷載堆積及分布的建議。
     
    1．低層房屋建筑系統(tǒng)手冊(LOW RISE BUILDING SYSTEMS MANUAL)
    《低層房屋建筑系統(tǒng)手冊》（1996）版（以下簡稱手冊）是由美國鋼結構房屋制造商協(xié)會(METAL BUILDING MANUFACTURE ASSOCIATION)編纂的技術規(guī)程。它反映了美國在低層鋼結構房屋建筑系統(tǒng)方面幾十年的研究成果和經(jīng)驗積累。其關于低層建筑風荷載的取用和計算部分是該手冊的精華所在，使其成為輕鋼結構設計最重要的參考資料之一。我國建筑金屬結構協(xié)會主編的《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》(CECS 102:2002) 中的風荷載體型系數(shù)即參考和引用自該書。
    需要說明的是美國的規(guī)范、規(guī)程允許多種新舊版本并存，如MBMA 2002 為最新版規(guī)程，但MBMA 86 和MBMA 96迄今仍是應用最為廣泛的版本。
    1.1 低層房屋的定義
    該手冊中低層房屋指屋面為平屋面、坡度小于30°的單坡屋面、雙坡屋面，屋面平均高度小于60英尺（約18米），檐口高度不大于建筑物最小平面尺寸的已完工建筑物。之所以有這樣的要求，是由于其風荷載的設計計算方法是在紊流邊界層風洞實驗的基礎上獲得的，而用于風洞實驗的研究模型具有上述幾何特點，所以當建筑物不滿足該項要求時，應參照其它規(guī)程（如ASCE-7 或UBC 等）確定風荷載值。
    自然界中的流體運動（例如風）存在著二種不同的形式：一種是層流，看上去平順、清晰，沒有摻混現(xiàn)象，例如靠近燃燒著的香煙頭附近細細的煙流；另一種則顯得雜亂無章，看上去毫無規(guī)則，例如煙囪里冒出來的滾滾濃煙，這就是湍流，也叫紊流。雖然國內(nèi)外的風荷載研究均是建立在風洞實驗的基礎上的，但不同規(guī)范之間由于其適用對象的不同、研究手段的差異，使風荷載計算值相差較大，因此根據(jù)實際項目的自身特點，選擇合適的規(guī)范非常重要。一般說來，當設計對象為多、高層建筑時，應選用主要以層流邊界層風洞實驗為研究基礎的規(guī)范，如《建筑結構荷載規(guī)范》；當設計對象為低矮建筑時，應選用主要以紊流邊界層風洞實驗為研究基礎的規(guī)范，如《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》。有些人認為兩種風荷載計算方法并存是不合理的，然而這非但不是“不合理”的，反而恰恰是對自然界真實的、合理的、科學的反映。還有些人認為采用哪個規(guī)范計算偏安全，就采用那個規(guī)范，這樣的觀點也是不科學的，如果實驗研究證明它只會承受那么大的風荷載，設計中就取用那么大的風荷載就可以了，人為去放大它是沒有科學依據(jù)的。
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    需要注意的是公式中的V(里程風速)其物理意義與國內(nèi)風速是不同的，國內(nèi)風速測量時距為10分鐘定值，而里程風速測量時距是長度為一英里的空氣通過風速計所需要的時間。因此對不同的風速值，其測量時距是變值。所以不能通過簡單的單位換算后，對兩種風速進行大小比較。中國基本風壓與美國里程風速對應關系詳見表2。
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    風荷載的重要性系數(shù)反應的是，對不同重要性的建筑物須采用不同重現(xiàn)周期的風速，通過系數(shù)1.07和0.95 分別將50年一遇里程風速調(diào)整為100年一遇及25年一遇的里程風速。
    對于一棟建筑，只對應一個q（速度風壓）值，用于計算整個建筑系統(tǒng)不同構件的風荷載值，并且不隨構件所處的標高變化而變化，這是與國內(nèi)規(guī)范的不同點之一。
    GCp 是主框架或構件的組合壓力系數(shù)峰值，其中G表示陣風反應系數(shù)，是一個考慮了風的紊流而取的放大系數(shù)；CpI內(nèi)部壓力系數(shù)，CpE外部壓力系數(shù)，Cp組合壓力系數(shù)（相當于內(nèi)部壓力系數(shù)和外部壓力系數(shù)組合后的系數(shù)）。由于研究過程中進行了廣泛的風洞實驗，借助傳感器“峰值系數(shù)”是可以監(jiān)測到的，它就是GCp，所以在本規(guī)程中G和Cp總是以乘積的形式出現(xiàn)，并不真的有獨立的陣風反應系數(shù)值或組合壓力系數(shù)值。CpE外部壓力系數(shù)在物理意義上相當于國內(nèi)規(guī)范中的“風載體型系數(shù)”。
     (H/33)2/7 即地面粗糙度系數(shù)KZ ，相當于國內(nèi)規(guī)范中的“風壓高度變化系數(shù)”，需要指出的是，該規(guī)程在確定風荷載時，并未對不同建筑物所在場地的地面粗糙度進行區(qū)分，而是偏安全的統(tǒng)一取為C類（相當于國內(nèi)規(guī)范B類地面粗糙度，µzB=(z/10)0.32）。所以在手冊中該值僅與建筑物屋面平均高度有關。
    美國規(guī)范中地面粗糙度類別定義如下：
     A類：大城市中心周圍有超過50%的建筑物高度超過70英尺（約20米）；
     B類：市內(nèi)或郊區(qū)，樹木繁茂區(qū)或密集住宅及較大建筑物；
    C類：開闊地區(qū)或零星阻擋物；
    D類：平坦區(qū)域無阻擋物阻礙風吹過。
    分別對應國內(nèi)《建筑結構荷載規(guī)范》的D~A類“地面粗糙度”。
    1.3 風荷載大小的確定
    1.3.1 建筑物的類型
    建筑物的內(nèi)部壓力是由所謂“鼓風效應”和“吸風效應”產(chǎn)生的。迎風面墻上的開口使風吹入房屋內(nèi)部，此時就如同吹氣球一樣， 產(chǎn)生一個作用于所有屋面、墻面的內(nèi)部壓力。當開口位于背對風(或側(cè)對風)墻上時，由于該位置為風荷載的負壓區(qū)，部分空氣由室內(nèi)流失，產(chǎn)生一個作用于所有屋面、墻面的內(nèi)部吸力，由此可見開口與建筑物的內(nèi)部壓力關系緊密。這里說的的開口（Opening）是指建筑物表面永久性的無有效遮蔽的，并且是根據(jù)設計要求留設的洞口。該規(guī)程根據(jù)建筑物圍護結構(屋面、墻面)上開口的面積率和分布情況的不同，將建筑物分為以下三類：
    封閉式建筑（Enclosed Buildings）是指在其圍護結構上無開口或開口分布相對均勻的建筑物, 封閉式建筑的內(nèi)部壓力主要來源于外墻面門窗的開關，室內(nèi)門窗的開關以及圍護結構的破損和開口等情況，其內(nèi)部壓力系數(shù)CpI可取為+0.2（鼓風效應）和-0.2（吸風效應）。
    對于可有效承受風荷載的門窗，可不作為開口考慮。因此結構設計時必須考慮門、窗、墻面采光板等建筑附件的抗風設計，否則門窗一旦在風壓下破損，將改變建筑物的內(nèi)部壓力，對結構產(chǎn)生不利影響。
    部分封閉式建筑（Partial Enclosed Buildings）是指墻面開口主要集中于一面墻上，該面墻上的開口面積之和大于該墻面積的5%，同時超過其余墻面及屋面開口面積總和 ，且其余墻面及屋面開口面積總和不超過其余墻面及屋面總和的20%的一類建筑物。這一類建筑物的特點是，有大開口，且分布極不均勻。 其內(nèi)部壓力系數(shù)值CpI可取為+0.6（鼓風效應）和-0.3（吸風效應）。
    開敞式建筑物（Open Buildings）是指至少有80%的墻面開敞的建筑物。
    凡不符合部分封閉式建筑和敞式建筑物定義的，均應視為封閉式建筑物。

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    Z ---- 建筑邊緣帶寬度，取建筑最小水平尺寸的10%或0.4H中的較小值， 但
    不得小于0.04B或3英尺（約 1 米）；計算剛架時的房屋端區(qū)寬度取Z(橫向)和2Z(縱向)；
    H ---- 屋面平均高度，對于屋面坡度£10°的建筑物可取檐口高度；
    r ---- 屋面中區(qū)；
    s ---- 屋面邊區(qū)；
    c ---- 屋面角區(qū)；
    w ---- 墻面中區(qū)；
    e ---- 墻面邊區(qū)。
     
    1.3.3 剛架(Main Framing)組合壓力系數(shù)的確定
    剛架的橫（縱）向組合壓力系數(shù) GCp可直接通過查表獲得，見表3、表4。
    由于風可以從任意方向吹來， 內(nèi)部壓力系數(shù)應根據(jù)最不利原則與外部壓力系數(shù)組合，從而得到風荷載的控制工況。該規(guī)程通過“鼓風效應”和“吸風效應”分別與外部壓力系數(shù)組合得到兩種工況： 工況I為鼓風效應與外部壓力系數(shù)組合； 工況II為吸風效應與外部壓力系數(shù)組合。
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    《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》的“剛架的風荷載體型系數(shù)”表 A.0.2-1中，橫向風作用的部分選自其荷載工況I，而縱向風作用的部分選自其荷載工況II。理論上講結構設計中兩種工況均應考慮，并取用最不利工況下的荷載，通過比較我們發(fā)現(xiàn)一般情況下的最不利組合恰好就是輕鋼規(guī)程所推薦的那兩種組合。
    需要注意的是MBMA規(guī)程規(guī)定：橫向風作用時，當房屋端區(qū)寬度（既2Z）小于端柱距尺寸時，端區(qū)比中區(qū)額外大出的那部分風荷載可直接作用于端剛架，并不在端剛架與相鄰中間剛架之間進行分配?？紤]到端剛架剛度往往較中間剛架剛度大得多，所以這樣的做法是合理的。
    由于在風荷載作用下的剛架側(cè)移是一個關于使用功能方面（正常使用極限狀態(tài)）的要求，而非強度或穩(wěn)定方面（承載力極限狀態(tài)）的要求，因此手冊建議計算側(cè)移時采用一個較低的（10年）重現(xiàn)期的風載，即0.75 p。實際上風荷載作用下的剛架側(cè)移值遠小于按普通方法分析得出的計算值，原因是分析中未考慮蒙皮效應，及工程鉸的抗彎剛度等因素。
    1.3.4 附件及圍護結構(Components and Cladding)組合壓力系數(shù)的確定
    附件及圍護結構包含的構件的種類較多，其組合壓力系數(shù)GCp分別在《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》表 A.0.2-2~表A.0.2-5中已有詳盡描述，在此不再重復講述，僅談幾個設計中應注意的問題：
    圍護結構組合壓力系數(shù)為有效受風面積（Effective Wind Load Area）的函數(shù)，并與其線形相關。有效受風面積僅用于確定圍護結構的組合壓力系數(shù)，與受荷面積是完全不同的兩個概念，設計中應加以區(qū)分。
    《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》中給出的組合壓力系數(shù)均為屋面角£10°的情況，由于組合壓力系數(shù)對屋面角很敏感，因此對屋面角>10°的情況應參考“手冊”相應條件下的系數(shù)。
    “手冊”允許當屋面角£10°時，墻面組合壓力系數(shù)減少10%。
    當構件同時位于兩個分區(qū)時，如端開間的檁條和墻梁，應判斷采用邊區(qū)還是中區(qū)的系數(shù)，“手冊”建議當構件超過一半的長度位于邊區(qū)內(nèi)時，采用邊區(qū)系數(shù)；反之則采用中區(qū)系數(shù)。
    出屋面女兒墻組合壓力系數(shù)迎風面為+1.3，背風面為-1.3，這與國內(nèi)《建筑結構荷載規(guī)范》的規(guī)定是相同的。
    2．FM 的風荷載設計
    FM（Factory Mutual Insurance Company）是美國“FM Global”的簡稱，它是世界上最主要的工商財產(chǎn)保險組織之一，其前身最早可追述至1835年成立的“Manufacturers Mutual Fire Insurance Company”，1999年美國三家最大的“FM”保險公司(Allendale Insurance， Arkwright and Protection Mutual Insurance)合并成立“FM Global”。其下屬科研機構FMRC（Factory Mutual Research Corp.）發(fā)布的屋面系統(tǒng)抗風標準、抗風測試及產(chǎn)品認證在全世界得到廣泛的認可，并在輕鋼結構廠房屋面設計、制作、安裝過程中得到廣泛的借鑒和應用，為眾多（被保險或未被保險的）企業(yè)避免或降低了風災損失。這其中許多內(nèi)容是值得國內(nèi)輕鋼結構設計、制作單位借鑒的。
    FM風荷載設計所要遵循的技術標準（FM Global Property Loss Prevention Date Sheets）主要有如下幾個：
    LPD 1-28      Design Wind Loads    
    LPD 1-31      Metal Roof System                                          
    LPD 1-54      Roof Loads for New Construction (gravity loads)   
    FM的風荷載取值源自美國土建工程師協(xié)會（American Society of Civil Engineers）編纂的ASCE 7 – 98“Minimum Design Load for Buildings and Other structures. ”，（即《建筑結構最小荷載規(guī)范》，它是美國主流荷載規(guī)范之一）。FMRC對其作了如下修正：
    1．對所有建筑結構的風荷載重要性系數(shù)均取為 I=1.15　，其意義在于將風速的重現(xiàn)期由50年調(diào)整為100年；
    2．當建筑位于地面粗糙度為A 類地區(qū)時，地面粗糙度取為B 類；
    3．對基本風速大于等于120mph的有颶風的海岸線，地面粗糙度取為C 類；
    4．按10sf （約1m2）有效受風面積確定屋面系統(tǒng)的設計風壓（p）。
    2.1 FM（ASCE 7 – 98）的設計風壓
    設計風壓表達式：p= qz [(G Cpf) -(G Cpi)]
    p ---- 設計風壓（psf）；
    qz ---- 速度風壓（psf）；
     
    qz=0.00256Kz Kzt Kd V² I
     
                           Kz ---- 地面粗糙度系數(shù)；
                          Kzt ---- 地形條件修正系數(shù)（1.0）；
         Kd ---- 風向系數(shù)（0.85）；
                             I  ---- 風荷載重要性系數(shù)（1.15）；
    V  ---- 基本風速（Basic Wind Speed）指C 類場地10米高度處 3秒陣風速度；
    公式中的V(里程風速)其物理意義又與MBMA 96 有所不同，其風速測量時距為3秒，所以其風速表達值較其它規(guī)范顯得偏大。國內(nèi)主要城市的3秒陣風速度值，在LPD 1-28中已有規(guī)定，設計時僅依據(jù)城市名稱便可查出該值。
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    G Cpi為內(nèi)部壓力系數(shù)，該規(guī)范規(guī)定：對封閉式建筑取為+0.18（鼓風效應）和-0.18（吸風效應）；對辦封閉式建筑取為+0.55（鼓風效應）和-0.55（吸風效應）。
    G Cpf為外部壓力系數(shù)，外部壓力系數(shù)分為剛架（Main Wind Force Resisting System）的外部壓力系數(shù)，和附件及圍護結構（Components and Cladding）的外部壓力系數(shù)。分別見表-6和圖-3至圖-6。
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    圖-4和圖-6中橫坐標軸為有效受風面積（Effective Wind Load Area），單位為sf（m2），縱坐標軸為附件及圍護結構的外部壓力系數(shù)。須要注意的是圖-4給出了屋面構件的風荷載壓力系數(shù)，設計中風吸、風壓應分別予以計算并確定最不利組合。當屋面角£10°時，墻面外部壓力系數(shù)可減少10%。ASCE 7-98 中關于房屋類型和屋面分區(qū)“a”和“h”值的定義與MBMA 96 相同的。
    FM屋面分區(qū)與前面介紹的MBMA 96 的主要區(qū)別是：
    1．當屋面坡角大于10°時，屋脊處也會出現(xiàn)邊區(qū)和角區(qū)，見圖-3；
    2．當沿建筑物屋面四周有高度超過屋面1米的女兒墻，并且屋面坡角不大于10°時，角區(qū)由邊區(qū)代替；
    3．FM（ASCE7-98）給出了屋面高度超過18米時的屋面分區(qū)，這對多層廠房屋面抗風設計有較大的指導意義；
    4．角區(qū)僅可能出現(xiàn)在建筑物屋面的陽角處，屋面陰角處為邊區(qū)不出現(xiàn)角區(qū)。
     
    2.2 FM 屋面風暴等級確定
    根據(jù)上述步驟得到屋面中區(qū)有效受風面積為10sf （約1m2）的設計風壓p，便可根據(jù)下表確定屋面中區(qū)的風暴等級。

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    1-60、1-75、1-90等是FM的抗風暴等級，它表示該級別屋面系統(tǒng)經(jīng)FMRC風荷載實驗驗證可承受的風壓分別可達60psf (約2.87kn/m2) ，75psf (約3.59kn/m2) ，90psf (約4.31kn/m2)。其中1-60為最低抗風等級，相鄰各級的級差為15psf(約0.718kn/m2)。通過觀察我們會發(fā)現(xiàn)，所要求抗風暴等級的實際承載力總是>=2倍的設計風壓 p，它相當于屋面系統(tǒng)得極限承載力。
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    2.3 FM 抗風設計的特點
    1．FMRC抗風設計側(cè)重圍護結構，尤其是屋面結構系統(tǒng)。它將不同公司的多種屋面系統(tǒng)根據(jù)其抗風能力的大小劃分為1-60,1-90,1-135等幾個抗風暴等級，而每一級別的屋面系統(tǒng)的抗風能力認證，則完全是通過實驗驗證的方法確定的。
    2．抗風能力是由包括屋面板、檁條、連接件及其相互之間的連接等在內(nèi)的整個系統(tǒng)的抗風能力所決定的。單獨某個構件的抗風能力是不確定的。
    3．主結構（剛架）抗風設計滿足規(guī)范（ASCE 7-98）要求即可，并無特殊風載要求，抗風設計的重點在圍護結構上。
    對比國內(nèi)，以上幾點恰恰是值得我們學習借鑒的。國內(nèi)一般強調(diào)的是單個的產(chǎn)品，如檁條、屋面板等，缺少“系統(tǒng)”的概念。輕鋼企業(yè)賣給客戶的所謂系統(tǒng)是市場上拼湊來的，少有自己研發(fā)的系統(tǒng)。這一方面反映了我們的市場還處于初級階段，另一方面也跟我們行業(yè)的大氣侯有關：結構設計資質(zhì)在設計院，那么設計院必然要根據(jù)市場上的材料供應來設計項目，所以成了沒有設計資質(zhì)的檁條、屋面板的生產(chǎn)廠在領導市場，后果可想而知。而設計院也很難設計出完整的系統(tǒng)，僅就組成屋面系統(tǒng)的各種材料的材料標準一點而言，一般設計圖紙很難能說清楚的。在美國，輕鋼企業(yè)是有設計資質(zhì)的，不同企業(yè)都能“開發(fā)”出自己的建筑系統(tǒng)，并清楚知道其建筑系統(tǒng)的承載力，市場上賣的是系統(tǒng)，而不是單個構件產(chǎn)品，因此其整體技術水平較國內(nèi)企業(yè)高，這值得我們效仿。建筑系統(tǒng)的研發(fā)只能寄希望于企業(yè)，應當容許和鼓勵輕鋼企業(yè)取得設計資質(zhì)，實現(xiàn)企業(yè)技術升級；同時適當提高行業(yè)準入門檻，凈化市場環(huán)境，以利于整個行業(yè)的長遠發(fā)展。
    痛定思痛，“云娜”臺風給了我們整個行業(yè)一個教訓，加強輕鋼結構的抗風設計已刻不容緩。臺州市建設規(guī)劃局的災后調(diào)查結論中關于輕鋼結構廠房的章節(jié)，句句緊扣圍護、連接結構，直指面板與次結構的連接破壞為禍首。這與我們自己的現(xiàn)場調(diào)查結果是吻合的。我公司的廠房沒出現(xiàn)破損現(xiàn)象，這是我們平時注重建筑系統(tǒng)的研發(fā)，重視實驗，并較好握了建筑系統(tǒng)抗風設計技術的必然結果。
     
    3．雪載漂移和堆積的計算方法
    3.1  MBMA96雪荷載的取值的規(guī)定：
    MBMA96規(guī)范給出的各個地區(qū)的雪荷載值，明確為地面雪荷載標準值，將地面雪荷載換算出屋面雪荷載時，首先將屋面種類按其光滑程度分光滑、非光滑；按照周圍環(huán)境狀況劃分為遮蔽、普通、及非遮蔽；按照屋面設施分為加熱、非加熱。雪荷載在系數(shù)取值時不僅與屋面坡度有關，而且與上述情況相關，從此可看出MBMA96在屋面雪荷載取值的定義時，同時考慮了周圍環(huán)境因素、屋面形狀及屋面加熱條件因素的影響，在同一地區(qū)房屋所處環(huán)境不同，屋面雪荷載會因環(huán)境差異而有差異。
    3.1.1 MBMA96關于雙坡屋面雪荷載的不均勻分布：
    對于單屋脊雙坡屋面，當屋面傾角2.5≤θ≤15時，其不均勻形態(tài)為半坡為1.0Pf，而另外半坡為0.5Pf（單跨實腹梁結構除外）；當屋面傾角15<θ≤70時，其不均勻形態(tài)為半坡為（1.13、1.30、1.44）*Pf而另外半坡雪荷載為0。其中Pf表示屋面雪荷載標準值。不均勻系數(shù)1.13、1.30、1.44取值對應屋面周圍環(huán)境為遮蔽、普通及暴露三種情況。
    3.1.2 MBMA96對于多屋脊屋面，雪荷載的不均勻分布的規(guī)定：
    當屋面傾角θ>2.5時，其不均勻形態(tài)為，屋脊處雪荷載為0.5Pf而在低檐谷位置雪荷載為（1.74、2.0、2.22）Pf。其中Pf表示屋面雪荷載標準值。不均勻系數(shù)1.74、2.0、2.22取值對應屋面周圍環(huán)境為遮蔽、普通、及暴露三種情況。
     
    3.2 MBMA96雪堆積計算的規(guī)定
    3.2.1雪堆積的分類：
     雪堆積分為背風雪堆積和迎風雪堆積。背風堆雪是指風從高建筑吹向低建筑所引起的雪堆積；迎風雪堆積是指風從低建筑吹向高建筑所引起的雪堆積。
    3.2.2 雪堆積發(fā)生的情況：
    1,高低錯落的相鄰建筑的交界處，包括距離小于6米兩高低建筑低建筑的靠近高建筑的低建筑檐口位置；迎風雪堆積與背風雪堆積兩種情況取不利者。
    2)檐口或山墻女兒墻與屋面交界處；按迎風雪堆積考慮。
    3)雨蓬與主建筑交界處，當主建筑有女兒墻時，按迎風雪堆積考慮；當主建筑沒有女兒墻時，迎風雪堆積與背風雪堆積兩種情況取不利者，通常背風雪堆積控制。
    4)高出屋面的小房子或設備間，當凸出屋面建筑水平尺寸超過4.5米時，應考慮凸出建筑與屋面交界處的雪堆積；按迎風雪堆積考慮。
    3.2.3 雪堆積的計算：
     雪堆積高度hd按6-1計算。當式中Wb為高檐口建筑的沿風向?qū)挾葧r，得到背風雪堆積高度hd；當式中Wb為低檐口建筑沿風向?qū)挾葧r，計算得hd的50％為迎風雪堆積高度hdw=0.50hd；最終將取兩者較大者作為雪堆積高度。
    3.3 MBMA96雪滑移計算的規(guī)定
    高低錯落的建筑除考慮雪堆積之外，當較高建筑屋面屋面傾角θ>10時，低屋面尚應考慮雪滑移荷載。其計算方法較簡單，就是將雪堆積荷載放大40％。
    3.4 MBMA96雪堆積計算過程
    MBMA96雪堆積的計算考慮的高低屋面的長度，高差，及迎風與背風這些因素來進行雪堆積計算，雪堆積形狀為三角形，如下圖所示。
    \
    3.4.1 雪堆積計算過程
    1),計算出雪堆三角形高度；
    背風雪堆積高度計算：
    hd=0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5≤hr－ hb
    Wb=高屋面長度，單位英尺（feet）；Pg地面雪荷載，單位psf.
    當Wb≤25ft時，Wb取25ft
    迎風雪堆積高度計算：
    hd=0.50*[0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5] ≤hr－ hb
    Wb=低屋面長度，單位英尺（feet）
    當Wb≤25ft時，Wb取25ft
    hr＝高低屋面的高差，單位ft
    hb＝從均布雪荷載的厚度，單位ft
    2),計算雪密度；
    堆積雪荷載的最高點荷載值，Pd，等于hd×γ，γ為雪密度，按照下面的公式確定：
    γ＝0.13 Pg+14≤30pcf
    通過上述方法得到的雪密度，可以用來計算均布雪荷載的厚度，hb
    hb＝Pf(或Pg)/γ
    3）,計算雪地堆積范圍的長度。
    對于迎風雪堆積與背風雪堆積，堆積寬度Wd按照下面的規(guī)定確定
    當，hd≤hr－ hb時，w＝4hd≤8（hr－ hb）
    當，hd> hr－ hb時，w＝4hd2/4（hr－ hb）≤8hc
     
    3.5 與國家現(xiàn)行規(guī)范雪荷載設計規(guī)定的對比
    3.5.1．荷載規(guī)范中雪荷載取值的規(guī)定
    荷載規(guī)范中提供的雪荷載沒有明確是地面還是屋面雪荷載，通常設計人會直接認為是屋面雪荷載。顯然我們并沒有將建筑屋面周圍環(huán)境因素影響考慮到屋面雪荷載取值過程中，從而造成“不管環(huán)境如何在同一地區(qū)不同建筑單體屋面雪荷載標準值總是相同。”這樣不科學的計算方法。
    3.5.2．荷載規(guī)范雪荷載堆積規(guī)定
    雪堆積計算與現(xiàn)行國家荷載規(guī)范差別最大?，F(xiàn)行國家荷載規(guī)范規(guī)定：雪堆積分布范圍為高差的2倍（且不小于4、不大于8米），即堆積荷載為2.0 Pf ，雪荷載堆積按矩形考慮。其實雪荷載的堆積形狀為接近三角形，這一點雪后觀察就可發(fā)現(xiàn)。如果高差均為3米，高屋面長100米，低屋面長100米，基本雪壓為0.4kN/m2，按國家規(guī)范計算出的雪堆積荷載為0.8 kN/m2，堆積范圍為6米；按照MBMA96的規(guī)定，計算出堆積最高點荷載為3.749 kN/m2，堆積三角形范圍為5.65米，從而看出按照MBMA96計算出的三角形最高點雪荷是0.8 kN/m2的4.686倍；但雪堆積范圍要小于6米。
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    3.5.3
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