每年入冬,北方总有一批大棚在雪里趴下。塌了的棚十有八九不是钢管质量问题,是当年搭棚的时候压根没算过雪荷载,骨架截面和间距全凭经验。雪荷载怎么算,棚型怎么选,这篇按规范的思路讲清楚,搭棚之前照着过一遍,心里踏实。
先讲基本雪压这个概念。GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》给出了全国各地的基本雪压,按五十年一遇的积雪深度折算,单位是千牛每平方米。比如北京一带取值零点四上下,东北、新疆部分地区要高不少,具体数按规范附录表查你所在的城市,别抄邻市的。这个值是计算的起点。
光有基本雪压还不够,屋面的形状影响积雪多少,所以公式是雪荷载标准值等于基本雪压乘积雪分布系数。平顶取一,双坡屋面坡度越陡系数越小,因为雪会滑落;拱形棚按矢跨比取值。积雪分布系数在 GB 50009 的表里列得明明白白,拱棚、日光温室各自有对应条目,温室行业还有 GB/T 18622-2002《温室结构设计荷载》可作专用参考。
真正杀人的往往是不均匀堆积。双坡屋面雪从一边滑到另一边,背风侧堆出半米高的雪棱,局部荷载翻倍;连栋棚天沟位置积雪排不出去,堆成雪斗;高低跨相接处,高屋面的雪全砸在低屋面上。规范把这些不均匀分布情形也列了系数,算骨架的时候均匀和不均匀两种工况都要算,很多塌棚就塌在只算了均匀那一半。

棚型怎么选。拱棚弧度大积雪自己滑,北方雪大的地区优先考虑;矢跨比别做太小,扁扁的弧雪不容易滑还攒雪。日光温室后墙承重,前屋面骨架受力相对小,但保温被卷起来堆在脊上的重量要算进去。骨架结构按 GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》验算,方矩管做立柱和拱杆的选型思路,见《大棚骨架用什么方矩管,规格和锌层怎么定》,拱棚和椭圆管的比较见《方管大棚和椭圆管大棚哪个好,骨架怎么选》。
算笔实在账你就明白了。假设当地基本雪压零点四,拱棚系数取一,每平方米棚面就背着四十公斤的雪,一百米长十米跨的棚就是四万公斤,四十吨的重量全压在骨架上。这还是均匀分布的数,不均匀堆积的地方局部还要高。骨架截面、立柱间距、檩条密度,都得从这个荷载倒推回去,想省钢材要么缩小间距要么加大截面,没有第三条路。投入产出账可以参考《日光温室和拱棚骨架哪个划算,方矩管算笔账》。
管理上的事同样要紧。大雪预警前把保温被放下卷匀,别让雪堆积在一处;下雪天安排人巡棚,超过设计雪深就组织清雪;清雪注意别把人送上棚顶集中踩踏,那本身就是一份荷载。有个反面教训是棚内生火化雪,局部融化再冻结成冰壳,重量不降反升,还添了火灾风险,千万别干。
几个常见错误。一个是设计按十年一遇的侥幸心理取值,规范为什么取五十年一遇,就是防这种侥幸。一个是算雪不算风,雪压和风吸力对骨架是两个方向的折磨。还有管子壁厚负偏差的问题,报三毫米实测可能只有二点七,验算的时候要按实测下限算,见《方矩管壁厚怎么量,负偏差留多少才稳》。
雪灾之后怎么处理。压弯的拱杆别凑合掰直继续用,矫直的可行性按《方矩管到货是弯的怎么矫直,压力矫还是滚矫》里的思路判断,弯曲超限、压瘪的按报废处理,判断标准见《矩形管压瘪扁塌怎么矫正,什么情况直接报废》。整体检查一遍节点焊缝有没有开裂,来年加固再上。
积雪分布系数再给你两个具体例子。双坡屋面,坡角小于等于二十度时系数取一,坡度再大系数往下减,坡角到六十度就不积雪了,所以棚顶坡度够陡,雪自己滑走,这是最省心的防雪设计。拱形棚按矢跨比查表,弧太扁系数反而大,看着省料其实攒雪。天沟和高低跨的堆积系数普遍在一点四以上,连栋棚设计时天沟那一线的檩条要单独加强。
檩条和拉杆的作用值得多说两句。很多人以为大棚骨架就是立柱加拱杆,其实檩条把若干榀拱架连成整体,雪压在一处,力通过檩条分摊给整个结构,这就是为什么檩条密一点,骨架的抗雪能力提升特别明显。拉杆和斜撑防止骨架横向失稳,雪灾里塌掉的棚,一半是整体失稳塌的,不是单根杆件压断的。加大截面不如加密布置,同样一吨钢材,布置对了多扛三成的雪。
经济层面再提一句。雪灾造成的损失,棚膜、骨架、棚里的作物和设备加起来,一栋中型棚就是十几万起步。有些地区有农业设施保险,一年百十来块的保费,灾后能覆盖骨架重建的大头,搭棚的时候顺手把保险办了。防雪是设计的事,扛雪是保险和管理的事,三道防线一起上才稳当。
给个简化算例走一遍流程。假设北方某地基本雪压零点三五,八米跨拱棚,矢跨比查表系数取一,棚面雪荷载就是每平方米三十五公斤。拱杆间距一米,每根拱杆背八米跨乘一米宽的雪面,线荷载约二百八十公斤每米,再乘上不均匀堆积的放大系数,拱杆截面、壁厚按这个内力选,立柱根部的竖向力再加上骨架自重和卷帘机重量。这套算法不复杂,设计院半小时的活,搭棚前花这点功夫,比雪后算损失强得多。
再提醒一句资料的事。搭棚的骨架验算书别用完就扔,留存归档,来年扩棚、改造都拿它当底子;保险理赔时,设计文件和进货凭证是定损的关键材料,平时存好,用时好找。
总结一下:雪荷载按 GB 50009-2012 取基本雪压乘积雪分布系数,均匀和不均匀两种工况都算;棚型优先选积雪易滑的拱形,骨架按 GB 50018-2002 验算;管理上预警前防护、雪中巡棚、科学清雪。塌棚的账,八成出在当初没算账。
常见问题(FAQ)
基本雪压去哪里查?
查 GB 50009-2012 附录表,按所在城市取五十年一遇的数值,比如北京约零点四千牛每平方米,东北部分地区更高。
雪荷载怎么计算?
雪荷载标准值等于基本雪压乘积雪分布系数,系数按屋面形状查 GB 50009 表,拱棚按矢跨比取值。
为什么大棚多在不均匀积雪时塌?
双坡面雪滑向一侧、连栋棚天沟雪斗、高低跨堆积都会造成局部荷载翻倍,骨架按均匀雪算就会超载。
方矩管大棚骨架按什么规范验算?
冷弯薄壁型钢结构按 GB 50018-2002 验算,温室行业可参考 GB/T 18622-2002 温室结构设计荷载。
下大雪时大棚怎么管理?
预警前放下卷匀保温被,雪中巡棚及时清雪,清雪避免人员集中上棚,严禁棚内生火化雪。
被雪压弯的拱杆还能用吗?
轻微弯曲可冷矫直复用,弯曲超限或压瘪变形的按报废处理,同时检查节点焊缝是否开裂。
数据来源:来自公开网络
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