前言 20世纪90年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是轻钢结构的发展更是，如火如荼。轻钢结构较其它结构相比，具有本身自重轻，构件薄，结构的超静定次数少等特点，故对风吸力及雪荷载的漂移和堆积较为敏感，在这些方面，我国还缺乏理论研究和实践认知。不容回避的事实是，每当各地有大的风灾、雪灾发生时，就会造成轻钢结构的严重破坏。仔细研读美国规范（MBMA96）中有关风、雪荷载设计的规定，不难发现我国目前的荷载规范，在这些方面的规定尚有待改进和完善。希望借2007年3月4日沈阳地区的雪灾及2004年浙江台州第14号 “云娜” 台风的影响，结合 MBMA96的相应规定，得出符合我国国情的雪荷载堆积及分布的建议。
前言
20世纪90年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是轻钢结构的发展更是，如火如荼。轻钢结构较其它结构相比，具有本身自重轻，构件薄，结构的超静定次数少等特点，故对风吸力及雪荷载的漂移和堆积较为敏感，在这些方面，我国还缺乏理论研究和实践认知。不容回避的事实是，每当各地有大的风灾、雪灾发生时，就会造成轻钢结构的严重破坏。仔细研读美国规范（MBMA96）中有关风、雪荷载设计的规定，不难发现我国目前的荷载规范，在这些方面的规定尚有待改进和完善。希望借2007年3月4日沈阳地区的雪灾及2004年浙江台州第14号 “云娜” 台风的影响，结合 MBMA96的相应规定，得出符合我国国情的雪荷载堆积及分布的建议。
1．低层房屋建筑系统手册(LOW RISE BUILDING SYSTEMS MANUAL)
《低层房屋建筑系统手册》（1996）版（以下简称手册）是由美国钢结构房屋制造商协会(METAL BUILDING MANUFACTURE ASSOCIATION)编纂的技术规程。它反映了美国在低层钢结构房屋建筑系统方面几十年的研究成果和经验积累。其关于低层建筑风荷载的取用和计算部分是该手册的精华所在，使其成为轻钢结构设计最重要的参考资料之一。我国建筑金属结构协会主编的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002) 中的风荷载体型系数即参考和引用自该书。
需要说明的是美国的规范、规程允许多种新旧版本并存，如MBMA 2002 为最新版规程，但MBMA 86 和MBMA 96迄今仍是应用最为广泛的版本。
1.1 低层房屋的定义
该手册中低层房屋指屋面为平屋面、坡度小于30°的单坡屋面、双坡屋面，屋面平均高度小于60英尺（约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。之所以有这样的要求，是由于其风荷载的设计计算方法是在紊流边界层风洞实验的基础上获得的，而用于风洞实验的研究模型具有上述几何特点，所以当建筑物不满足该项要求时，应参照其它规程（如ASCE-7 或UBC 等）确定风荷载值。
自然界中的流体运动（例如风）存在着二种不同的形式：一种是层流，看上去平顺、清晰，没有掺混现象，例如靠近燃烧着的香烟头附近细细的烟流；另一种则显得杂乱无章，看上去毫无规则，例如烟囱里冒出来的滚滚浓烟，这就是湍流，也叫紊流。虽然国内外的风荷载研究均是建立在风洞实验的基础上的，但不同规范之间由于其适用对象的不同、研究手段的差异，使风荷载计算值相差较大，因此根据实际项目的自身特点，选择合适的规范非常重要。一般说来，当设计对象为多、高层建筑时，应选用主要以层流边界层风洞实验为研究基础的规范，如《建筑结构荷载规范》；当设计对象为低矮建筑时，应选用主要以紊流边界层风洞实验为研究基础的规范，如《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》。有些人认为两种风荷载计算方法并存是不合理的，然而这非但不是“不合理”的，反而恰恰是对自然界真实的、合理的、科学的反映。还有些人认为采用哪个规范计算偏安全，就采用那个规范，这样的观点也是不科学的，如果实验研究证明它只会承受那么大的风荷载，设计中就取用那么大的风荷载就可以了，人为去放大它是没有科学依据的。
需要注意的是公式中的V(里程风速)其物理意义与国内风速是不同的，国内风速测量时距为10分钟定值，而里程风速测量时距是长度为一英里的空气通过风速计所需要的时间。因此对不同的风速值，其测量时距是变值。所以不能通过简单的单位换算后，对两种风速进行大小比较。中国基本风压与美国里程风速对应关系详见表2。
风荷载的重要性系数反应的是，对不同重要性的建筑物须采用不同重现周期的风速，通过系数1.07和0.95 分别将50年一遇里程风速调整为100年一遇及25年一遇的里程风速。
对于一栋建筑，只对应一个q（速度风压）值，用于计算整个建筑系统不同构件的风荷载值，并且不随构件所处的标高变化而变化，这是与国内规范的不同点之一。
GCp 是主框架或构件的组合压力系数峰值，其中G表示阵风反应系数，是一个考虑了风的紊流而取的放大系数；CpI内部压力系数，CpE外部压力系数，Cp组合压力系数（相当于内部压力系数和外部压力系数组合后的系数）。由于研究过程中进行了广泛的风洞实验，借助传感器“峰值系数”是可以监测到的，它就是GCp，所以在本规程中G和Cp总是以乘积的形式出现，并不真的有独立的阵风反应系数值或组合压力系数值。CpE外部压力系数在物理意义上相当于国内规范中的“风载体型系数”。
(H/33)2/7 即地面粗糙度系数KZ ，相当于国内规范中的“风压高度变化系数”，需要指出的是，该规程在确定风荷载时，并未对不同建筑物所在场地的地面粗糙度进行区分，而是偏安全的统一取为C类（相当于国内规范B类地面粗糙度，?zB=(z/10)0.32）。所以在手册中该值仅与建筑物屋面平均高度有关。
美国规范中地面粗糙度类别定义如下：
A类：大城市中心周围有超过50%的建筑物高度超过70英尺（约20米）；
B类：市内或郊区，树木繁茂区或密集住宅及较大建筑物；
C类：开阔地区或零星阻挡物；
D类：平坦区域无阻挡物阻碍风吹过。
分别对应国内《建筑结构荷载规范》的D~A类“地面粗糙度”。
1.3 风荷载大小的确定
1.3.1 建筑物的类型
建筑物的内部压力是由所谓“鼓风效应”和“吸风效应”产生的。迎风面墙上的开口使风吹入房屋内部，此时就如同吹气球一样， 产生一个作用于所有屋面、墙面的内部压力。当开口位于背对风(或侧对风)墙上时，由于该位置为风荷载的负压区，部分空气由室内流失，产生一个作用于所有屋面、墙面的内部吸力，由此可见开口与建筑物的内部压力关系紧密。这里说的的开口（Opening）是指建筑物表面永久性的无有效遮蔽的，并且是根据设计要求留设的洞口。该规程根据建筑物围护结构(屋面、墙面)上开口的面积率和分布情况的不同，将建筑物分为以下三类：
封闭式建筑（Enclosed Buildings）是指在其围护结构上无开口或开口分布相对均匀的建筑物, 封闭式建筑的内部压力主要来源于外墙面门窗的开关，室内门窗的开关以及围护结构的破损和开口等情况，其内部压力系数CpI可取为+0.2（鼓风效应）和-0.2（吸风效应）。
对于可有效承受风荷载的门窗，可不作为开口考虑。因此结构设计时必须考虑门、窗、墙面采光板等建筑附件的抗风设计，否则门窗一旦在风压下破损，将改变建筑物的内部压力，对结构产生不利影响。
部分封闭式建筑（Partial Enclosed Buildings）是指墙面开口主要集中于一面墙上，该面墙上的开口面积之和大于该墙面积的5%，同时超过其余墙面及屋面开口面积总和 ，且其余墙面及屋面开口面积总和不超过其余墙面及屋面总和的20%的一类建筑物。这一类建筑物的特点是，有大开口，且分布极不均匀。 其内部压力系数值CpI可取为+0.6（鼓风效应）和-0.3（吸风效应）。
开敞式建筑物（Open Buildings）是指至少有80%的墙面开敞的建筑物。
凡不符合部分封闭式建筑和敞式建筑物定义的，均应视为封闭式建筑物。
对于一栋建筑，只对应一个q（速度风压）值，用于计算整个建筑系统不同构件的风荷载值，并且不随构件所处的标高变化而变化，这是与国内规范的不同点之一。
GCp 是主框架或构件的组合压力系数峰值，其中G表示阵风反应系数，是一个考虑了风的紊流而取的放大系数；CpI内部压力系数，CpE外部压力系数，Cp组合压力系数（相当于内部压力系数和外部压力系数组合后的系数）。由于研究过程中进行了广泛的风洞实验，借助传感器“峰值系数”是可以监测到的，它就是GCp，所以在本规程中G和Cp总是以乘积的形式出现，并不真的有独立的阵风反应系数值或组合压力系数值。CpE外部压力系数在物理意义上相当于国内规范中的“风载体型系数”。
(H/33)2/7 即地面粗糙度系数KZ ，相当于国内规范中的“风压高度变化系数”，需要指出的是，该规程在确定风荷载时，并未对不同建筑物所在场地的地面粗糙度进行区分，而是偏安全的统一取为C类（相当于国内规范B类地面粗糙度，?zB=(z/10)0.32）。所以在手册中该值仅与建筑物屋面平均高度有关。
美国规范中地面粗糙度类别定义如下：
A类：大城市中心周围有超过50%的建筑物高度超过70英尺（约20米）；
B类：市内或郊区，树木繁茂区或密集住宅及较大建筑物；
C类：开阔地区或零星阻挡物；
D类：平坦区域无阻挡物阻碍风吹过。
分别对应国内《建筑结构荷载规范》的D~A类“地面粗糙度”。
1.3 风荷载大小的确定
1.3.1 建筑物的类型
建筑物的内部压力是由所谓“鼓风效应”和“吸风效应”产生的。迎风面墙上的开口使风吹入房屋内部，此时就如同吹气球一样， 产生一个作用于所有屋面、墙面的内部压力。当开口位于背对风(或侧对风)墙上时，由于该位置为风荷载的负压区，部分空气由室内流失，产生一个作用于所有屋面、墙面的内部吸力，由此可见开口与建筑物的内部压力关系紧密。这里说的的开口（Opening）是指建筑物表面永久性的无有效遮蔽的，并且是根据设计要求留设的洞口。该规程根据建筑物围护结构(屋面、墙面)上开口的面积率和分布情况的不同，将建筑物分为以下三类：
封闭式建筑（Enclosed Buildings）是指在其围护结构上无开口或开口分布相对均匀的建筑物, 封闭式建筑的内部压力主要来源于外墙面门窗的开关，室内门窗的开关以及围护结构的破损和开口等情况，其内部压力系数CpI可取为+0.2（鼓风效应）和-0.2（吸风效应）。
对于可有效承受风荷载的门窗，可不作为开口考虑。因此结构设计时必须考虑门、窗、墙面采光板等建筑附件的抗风设计，否则门窗一旦在风压下破损，将改变建筑物的内部压力，对结构产生不利影响。
部分封闭式建筑（Partial Enclosed Buildings）是指墙面开口主要集中于一面墙上，该面墙上的开口面积之和大于该墙面积的5%，同时超过其余墙面及屋面开口面积总和 ，且其余墙面及屋面开口面积总和不超过其余墙面及屋面总和的20%的一类建筑物。这一类建筑物的特点是，有大开口，且分布极不均匀。 其内部压力系数值CpI可取为+0.6（鼓风效应）和-0.3（吸风效应）。
开敞式建筑物（Open Buildings）是指至少有80%的墙面开敞的建筑物。
凡不符合部分封闭式建筑和敞式建筑物定义的，均应视为封闭式建筑物。
Z ---- 建筑边缘带宽度，取建筑最小水平尺寸的10%或0.4H中的较小值， 但
不得小于0.04B或3英尺（约 1 米）；计算刚架时的房屋端区宽度取Z(横向)和2Z(纵向)；
H ---- 屋面平均高度，对于屋面坡度?10°的建筑物可取檐口高度；
r ---- 屋面中区；
s ---- 屋面边区；
c ---- 屋面角区；
w ---- 墙面中区；
e ---- 墙面边区。
1.3.3 刚架(Main Framing)组合压力系数的确定
刚架的横（纵）向组合压力系数 GCp可直接通过查表获得，见表3、表4。
由于风可以从任意方向吹来， 内部压力系数应根据最不利原则与外部压力系数组合，从而得到风荷载的控制工况。该规程通过“鼓风效应”和“吸风效应”分别与外部压力系数组合得到两种工况： 工况I为鼓风效应与外部压力系数组合； 工况II为吸风效应与外部压力系数组合。
不得小于0.04B或3英尺（约 1 米）；计算刚架时的房屋端区宽度取Z(横向)和2Z(纵向)；
H ---- 屋面平均高度，对于屋面坡度?10°的建筑物可取檐口高度；
r ---- 屋面中区；
s ---- 屋面边区；
c ---- 屋面角区；
w ---- 墙面中区；
e ---- 墙面边区。
1.3.3 刚架(Main Framing)组合压力系数的确定
刚架的横（纵）向组合压力系数 GCp可直接通过查表获得，见表3、表4。
由于风可以从任意方向吹来， 内部压力系数应根据最不利原则与外部压力系数组合，从而得到风荷载的控制工况。该规程通过“鼓风效应”和“吸风效应”分别与外部压力系数组合得到两种工况： 工况I为鼓风效应与外部压力系数组合； 工况II为吸风效应与外部压力系数组合。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的“刚架的风荷载体型系数”
表
A.0.2-1
中，横向风作用的部分选自其荷载工况
I
，而纵向风作用的部分选自其荷载工况
II
。
理论上讲结构设计中两种工况均应考虑，
并取用最不利工况下的荷载，通过比较我们发现一般情况下的最不利组合恰好就是轻钢规程所推荐的那两种组合。
需要注意的是 MBMA 规程规定：横向风作用时，当房屋端区宽度（既 2Z ）小于端柱距尺寸时，端区比中区额外大出的那部分风荷载可直接作用于端刚架，并不在端刚架与相邻中间刚架之间进行分配。考虑到端刚架刚度往往较中间刚架刚度大得多，所以这样的做法是合理的。
由于在风荷载作用下的刚架侧移是一个关于使用功能方面（正常使用极限状态）的要求，而非强度或稳定方面（承载力极限状态）的要求，因此手册建议计算侧移时采用一个较低的（ 10 年）重现期的风载，即 0.75 p 。 实际上风荷载作用下的刚架侧移值远小于按普通方法分析得出的计算值，原因是分析中未考虑蒙皮效应，及工程铰的抗弯刚度等因素。
1.3.4 附件及围护结构 (Components and Cladding) 组合压力系数的确定
附件及围护结构包含的构件的种类较多，其组合压力系数 GCp 分别在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表 A.0.2-2~ 表 A.0.2-5 中已有详尽描述，在此不再重复讲述，仅谈几个设计中应注意的问题：
围护结构组合压力系数为有效受风面积（ Effective Wind Load Area ）的函数，并与其线形相关。有效受风面积仅用于确定围护结构的组合压力系数，与受荷面积是完全不同的两个概念，设计中应加以区分。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中给出的组合压力系数均为屋面角 ? 10 ° 的情况，由于组合压力系数对屋面角很敏感，因此对屋面角 >10 ° 的情况应参考“手册”相应条件下的系数。
“手册”允许当屋面角 ? 10 ° 时，墙面组合压力系数减少 10% 。
当构件同时位于两个分区时，如端开间的檩条和墙梁，应判断采用边区还是中区的系数，“手册”建议当构件超过一半的长度位于边区内时，采用边区系数；反之则采用中区系数。
出屋面女儿墙组合压力系数迎风面为 +1.3 ，背风面为 -1.3 ，这与国内《建筑结构荷载规范》的规定是相同的。
2 ． FM 的风荷载设计
FM （ F actory Mutual Insurance Company ）是美国“ FM Global ”的简称，它是世界上最主要的工商财产保险组织之一，其前身最早可追述至 1835 年成立的“ Manufacturers Mutual Fire Insurance Company ”， 1999 年美国三家最大的“ FM ”保险公司 ( Allendale Insurance ， Arkwright and Protection Mutual Insurance) 合并成立“ FM Global ”。其下属科研机构 FMRC （ Factory Mutual Research Corp. ） 发布的屋面系统抗风标准、抗风测试及产品认证在全世界得到广泛的认可，并在轻钢结构厂房屋面设计、制作、安装过程中得到广泛的借鉴和应用，为众多（被保险或未被保险的）企业避免或降低了风灾损失。这其中许多内容是值得国内轻钢结构设计、制作单位借鉴的。
FM 风荷载设计所要遵循的技术标准（ FM Global Property Loss Prevention Date Sheets ）主要有如下几个：
LPD 1-28 Design Wind Loads
LPD 1-31 Metal Roof System
LPD 1-54 Roof Loads for New Construction (gravity loads)
FM 的风荷载取值源自美国土建工程师协会（ A merican Society of Civil Engineers ）编纂的 ASCE 7 – 98 “ Minimum Design Load for Buildings and Other structures. ” ， （即《建筑结构最小荷载规范》，它是美国主流荷载规范之一）。 FMRC 对其作了如下修正：
1 ．对所有建筑结构的风荷载重要性系数均取为 I=1.15 ，其意义在于将风速的重现期由 50 年调整为 100 年；
2 ．当建筑位于地面粗糙度为 A 类地区时，地面粗糙度取为 B 类；
3 ．对基本风速大于等于 120mph 的 有飓风的海岸线， 地面粗糙度取为 C 类；
4 ．按 10sf （ 约 1m 2 ）有效受风面积确定屋面系统的设计风压（ p ）。
2.1 FM （ ASCE 7 – 98 ）的设计风压
设计风压表达式： p = qz [ (G C p f ) - (G C p i ) ]
p ---- 设计风压（ psf ）；
qz ---- 速度风压（ psf ）；
qz=0.00256Kz Kzt Kd V? I
Kz ---- 地面粗糙度系数；
Kzt ---- 地形条件修正系数（ 1.0 ）；
Kd ---- 风向系数（ 0.85 ）；
I ---- 风荷载重要性系数（ 1.15 ）；
V ---- 基本风速（ Basic Wind Speed ）指 C 类场地 10 米高度处 3 秒阵风速度；
公式中的 V(里程风速)其物理意义又与MBMA 96 有所不同，其风速测量时距为3秒，所以其风速表达值较其它规范显得偏大。国内主要城市的3秒阵风速度值，在LPD 1-28中已有规定，设计时仅依据城市名称便可查出该值。
需要注意的是 MBMA 规程规定：横向风作用时，当房屋端区宽度（既 2Z ）小于端柱距尺寸时，端区比中区额外大出的那部分风荷载可直接作用于端刚架，并不在端刚架与相邻中间刚架之间进行分配。考虑到端刚架刚度往往较中间刚架刚度大得多，所以这样的做法是合理的。
由于在风荷载作用下的刚架侧移是一个关于使用功能方面（正常使用极限状态）的要求，而非强度或稳定方面（承载力极限状态）的要求，因此手册建议计算侧移时采用一个较低的（ 10 年）重现期的风载，即 0.75 p 。 实际上风荷载作用下的刚架侧移值远小于按普通方法分析得出的计算值，原因是分析中未考虑蒙皮效应，及工程铰的抗弯刚度等因素。
1.3.4 附件及围护结构 (Components and Cladding) 组合压力系数的确定
附件及围护结构包含的构件的种类较多，其组合压力系数 GCp 分别在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表 A.0.2-2~ 表 A.0.2-5 中已有详尽描述，在此不再重复讲述，仅谈几个设计中应注意的问题：
围护结构组合压力系数为有效受风面积（ Effective Wind Load Area ）的函数，并与其线形相关。有效受风面积仅用于确定围护结构的组合压力系数，与受荷面积是完全不同的两个概念，设计中应加以区分。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中给出的组合压力系数均为屋面角 ? 10 ° 的情况，由于组合压力系数对屋面角很敏感，因此对屋面角 >10 ° 的情况应参考“手册”相应条件下的系数。
“手册”允许当屋面角 ? 10 ° 时，墙面组合压力系数减少 10% 。
当构件同时位于两个分区时，如端开间的檩条和墙梁，应判断采用边区还是中区的系数，“手册”建议当构件超过一半的长度位于边区内时，采用边区系数；反之则采用中区系数。
出屋面女儿墙组合压力系数迎风面为 +1.3 ，背风面为 -1.3 ，这与国内《建筑结构荷载规范》的规定是相同的。
2 ． FM 的风荷载设计
FM （ F actory Mutual Insurance Company ）是美国“ FM Global ”的简称，它是世界上最主要的工商财产保险组织之一，其前身最早可追述至 1835 年成立的“ Manufacturers Mutual Fire Insurance Company ”， 1999 年美国三家最大的“ FM ”保险公司 ( Allendale Insurance ， Arkwright and Protection Mutual Insurance) 合并成立“ FM Global ”。其下属科研机构 FMRC （ Factory Mutual Research Corp. ） 发布的屋面系统抗风标准、抗风测试及产品认证在全世界得到广泛的认可，并在轻钢结构厂房屋面设计、制作、安装过程中得到广泛的借鉴和应用，为众多（被保险或未被保险的）企业避免或降低了风灾损失。这其中许多内容是值得国内轻钢结构设计、制作单位借鉴的。
FM 风荷载设计所要遵循的技术标准（ FM Global Property Loss Prevention Date Sheets ）主要有如下几个：
LPD 1-28 Design Wind Loads
LPD 1-31 Metal Roof System
LPD 1-54 Roof Loads for New Construction (gravity loads)
FM 的风荷载取值源自美国土建工程师协会（ A merican Society of Civil Engineers ）编纂的 ASCE 7 – 98 “ Minimum Design Load for Buildings and Other structures. ” ， （即《建筑结构最小荷载规范》，它是美国主流荷载规范之一）。 FMRC 对其作了如下修正：
1 ．对所有建筑结构的风荷载重要性系数均取为 I=1.15 ，其意义在于将风速的重现期由 50 年调整为 100 年；
2 ．当建筑位于地面粗糙度为 A 类地区时，地面粗糙度取为 B 类；
3 ．对基本风速大于等于 120mph 的 有飓风的海岸线， 地面粗糙度取为 C 类；
4 ．按 10sf （ 约 1m 2 ）有效受风面积确定屋面系统的设计风压（ p ）。
2.1 FM （ ASCE 7 – 98 ）的设计风压
设计风压表达式： p = qz [ (G C p f ) - (G C p i ) ]
p ---- 设计风压（ psf ）；
qz ---- 速度风压（ psf ）；
qz=0.00256Kz Kzt Kd V? I
Kz ---- 地面粗糙度系数；
Kzt ---- 地形条件修正系数（ 1.0 ）；
Kd ---- 风向系数（ 0.85 ）；
I ---- 风荷载重要性系数（ 1.15 ）；
V ---- 基本风速（ Basic Wind Speed ）指 C 类场地 10 米高度处 3 秒阵风速度；
公式中的 V(里程风速)其物理意义又与MBMA 96 有所不同，其风速测量时距为3秒，所以其风速表达值较其它规范显得偏大。国内主要城市的3秒阵风速度值，在LPD 1-28中已有规定，设计时仅依据城市名称便可查出该值。
G
C
p
i
为内部压力系数
，该规范规定：
对
封闭式建筑取为
+0.18
（鼓风效应）和
-0.18
（吸风效应）；
对办
封闭式建筑取为
+0.55
（鼓风效应）和
-0.55
（吸风效应）。
G Cpf 为外部压力系数 ， 外部压力系数分为 刚架（ Main Wind Force Resisting System ）的 外部压力系数，和 附件及围护结构（ Components and Cladding ）的 外部压力系数。分别见 表 -6 和图 -3 至图 -6 。
G Cpf 为外部压力系数 ， 外部压力系数分为 刚架（ Main Wind Force Resisting System ）的 外部压力系数，和 附件及围护结构（ Components and Cladding ）的 外部压力系数。分别见 表 -6 和图 -3 至图 -6 。
图
-4
和图
-6
中横坐标轴为
有效受风面积（
Effective Wind Load Area
），单位为
sf
（
m2
），纵坐标轴为
附件及围护结构的
外部
压力系数。须
要注意的是图
-4
给出了屋面构件的风荷载压力
系数，设计中风吸
、
风压应分别予以计算并确定最不利组合。
当屋面角
?
10
°
时，墙面
外部
压力系数可减少
10%
。
ASCE 7-98
中关于房屋类型和屋面分区“
a
”和“
h
”值的定义与
MBMA 96
相同的。
FM 屋面分区与前面介绍的 MBMA 96 的主要区别是：
1 ． 当屋面坡角大于 10 ° 时，屋脊处也会出现边区和角区，见图 -3 ；
2 ．当沿建筑物屋面四周有高度超过屋面 1 米的女儿墙，并且 屋面坡角不大于 10 ° 时，角区由边区代替；
3 ． FM （ ASCE7-98 ）给出了屋面高度超过 18 米时的屋面分区，这对多层厂房屋面抗风设计有较大的指导意义；
4 ．角区仅可能出现在建筑物屋面的阳角处，屋面阴角处为边区不出现角区。
2.2 FM 屋面风暴等级确定
根据上述步骤得到屋面中区有效受风面积为 10sf （ 约 1m 2 ）的设计风压 p ，便可根据下表确定屋面中区的风暴等级。
1-60 、 1-75 、 1-90 等 是 FM 的抗风暴等级，它表示该级别屋面系统经 FMRC 风荷载实验验证可承受的风压分别可达 60psf ( 约 2.87kn/m2) ， 75psf ( 约 3.59kn/m2) ， 90psf ( 约 4.31kn/m2) 。其中 1-60 为最低抗风等级，相邻各级的级差为 15psf( 约 0.718kn/m2) 。通过观察我们会发现，所要求抗风暴等级的实际承载力总是 >=2 倍的设计风压 p ，它相当于屋面系统得极限承载力。
FM 屋面分区与前面介绍的 MBMA 96 的主要区别是：
1 ． 当屋面坡角大于 10 ° 时，屋脊处也会出现边区和角区，见图 -3 ；
2 ．当沿建筑物屋面四周有高度超过屋面 1 米的女儿墙，并且 屋面坡角不大于 10 ° 时，角区由边区代替；
3 ． FM （ ASCE7-98 ）给出了屋面高度超过 18 米时的屋面分区，这对多层厂房屋面抗风设计有较大的指导意义；
4 ．角区仅可能出现在建筑物屋面的阳角处，屋面阴角处为边区不出现角区。
2.2 FM 屋面风暴等级确定
根据上述步骤得到屋面中区有效受风面积为 10sf （ 约 1m 2 ）的设计风压 p ，便可根据下表确定屋面中区的风暴等级。
1-60 、 1-75 、 1-90 等 是 FM 的抗风暴等级，它表示该级别屋面系统经 FMRC 风荷载实验验证可承受的风压分别可达 60psf ( 约 2.87kn/m2) ， 75psf ( 约 3.59kn/m2) ， 90psf ( 约 4.31kn/m2) 。其中 1-60 为最低抗风等级，相邻各级的级差为 15psf( 约 0.718kn/m2) 。通过观察我们会发现，所要求抗风暴等级的实际承载力总是 >=2 倍的设计风压 p ，它相当于屋面系统得极限承载力。
2.3 FM
抗风设计的特点
1 ． FMRC 抗风设计侧重围护结构，尤其是屋面结构系统。它将不同公司的多种屋面系统根据其抗风能力的大小划分为 1-60,1-90,1-135 等几个抗风暴等级，而每一级别的屋面系统的抗风能力认证，则完全是通过实验验证的方法确定的。
2 ．抗风能力是由包括屋面板、檩条、连接件及其相互之间的连接等在内的整个系统的抗风能力所决定的。单独某个构件的抗风能力是不确定的。
3 ．主结构（刚架）抗风设计满足规范（ ASCE 7-98 ）要求即可，并无特殊风载要求，抗风设计的重点在围护结构上。
对比国内，以上几点恰恰是值得我们学习借鉴的。国内一般强调的是单个的产品，如檩条、屋面板等，缺少“系统”的概念。轻钢企业卖给客户的所谓系统是市场上拼凑来的，少有自己研发的系统。这一方面反映了我们的市场还处于初级阶段，另一方面也跟我们行业的大气侯有关：结构设计资质在设计院，那么设计院必然要根据市场上的材料供应来设计项目，所以成了没有设计资质的檩条、屋面板的生产厂在领导市场，后果可想而知。而设计院也很难设计出完整的系统，仅就组成屋面系统的各种材料的材料标准一点而言，一般设计图纸很难能说清楚的。在美国，轻钢企业是有设计资质的，不同企业都能“开发”出自己的建筑系统，并清楚知道其建筑系统的承载力，市场上卖的是系统，而不是单个构件产品，因此其整体技术水平较国内企业高，这值得我们效仿。建筑系统的研发只能寄希望于企业，应当容许和鼓励轻钢企业取得设计资质，实现企业技术升级；同时适当提高行业准入门槛，净化市场环境，以利于整个行业的长远发展。
痛定思痛， “云娜”台风给了我们整个行业一个教训，加强轻钢结构的抗风设计已刻不容缓。台州市建设规划局的灾后调查结论中关于轻钢结构厂房的章节，句句紧扣围护、连接结构，直指面板与次结构的连接破坏为祸首。这与我们自己的现场调查结果是吻合的。我公司的厂房没出现破损现象，这是我们平时注重建筑系统的研发，重视实验，并较好握了建筑系统抗风设计技术的必然结果。
3 ．雪载漂移和堆积的计算方法
3.1 MBMA96 雪荷载的取值的规定：
MBMA96 规范给出的各个地区的雪荷载值，明确为地面雪荷载标准值，将地面雪荷载换算出屋面雪荷载时，首先将屋面种类按其光滑程度分光滑、非光滑；按照周围环境状况划分为遮蔽、普通、及非遮蔽；按照屋面设施分为加热、非加热。雪荷载在系数取值时不仅与屋面坡度有关，而且与上述情况相关，从此可看出 MBMA96 在屋面雪荷载取值的定义时，同时考虑了周围环境因素、屋面形状及屋面加热条件因素的影响，在同一地区房屋所处环境不同，屋面雪荷载会因环境差异而有差异。
3.1.1 MBMA96 关于双坡屋面雪荷载的不均匀分布：
对于单屋脊双坡屋面，当屋面倾角 2.5 ≤θ≤ 15 时，其不均匀形态为半坡为 1.0Pf ，而另外半坡为 0.5Pf （单跨实腹梁结构除外）；当屋面倾角 15< θ≤ 70 时，其不均匀形态为半坡为（ 1.13 、 1.30 、 1.44 ） *Pf 而另外半坡雪荷载为 0 。其中 Pf 表示屋面雪荷载标准值。不均匀系数 1.13 、 1.30 、 1.44 取值对应屋面周围环境为遮蔽、普通及暴露三种情况。
3.1.2 MBMA96 对于多屋脊屋面，雪荷载的不均匀分布的规定：
当屋面倾角θ >2.5 时，其不均匀形态为，屋脊处雪荷载为 0.5Pf 而在低檐谷位置雪荷载为（ 1.74 、 2.0 、 2.22 ） Pf 。其中 Pf 表示屋面雪荷载标准值。不均匀系数 1.74 、 2.0 、 2.22 取值对应屋面周围环境为遮蔽、普通、及暴露三种情况。
3.2 MBMA96 雪堆积计算的规定
3.2.1 雪堆积的分类：
雪堆积分为背风雪堆积和迎风雪堆积。背风堆雪是指风从高建筑吹向低建筑所引起的雪堆积；迎风雪堆积是指风从低建筑吹向高建筑所引起的雪堆积。
3.2.2 雪堆积发生的情况：
1, 高低错落的相邻建筑的交界处，包括距离小于 6 米两高低建筑低建筑的靠近高建筑的低建筑檐口位置；迎风雪堆积与背风雪堆积两种情况取不利者。
2) 檐口或山墙女儿墙与屋面交界处；按迎风雪堆积考虑。
3) 雨蓬与主建筑交界处，当主建筑有女儿墙时，按迎风雪堆积考虑；当主建筑没有女儿墙时，迎风雪堆积与背风雪堆积两种情况取不利者，通常背风雪堆积控制。
4) 高出屋面的小房子或设备间，当凸出屋面建筑水平尺寸超过 4.5 米时，应考虑凸出建筑与屋面交界处的雪堆积；按迎风雪堆积考虑。
3.2.3 雪堆积的计算：
雪堆积高度 hd 按 6-1 计算。当式中 Wb 为高檐口建筑的沿风向宽度时，得到背风雪堆积高度 hd ；当式中 Wb 为低檐口建筑沿风向宽度时，计算得 hd 的 50 ％为迎风雪堆积高度 hdw=0.50hd ；最终将取两者较大者作为雪堆积高度。
3.3 MBMA96 雪滑移计算的规定
高低错落的建筑除考虑雪堆积之外，当较高建筑屋面屋面倾角θ >10 时，低屋面尚应考虑雪滑移荷载。其计算方法较简单，就是将雪堆积荷载放大 40 ％。
3.4 MBMA96 雪堆积计算过程
MBMA96 雪堆积的计算考虑的高低屋面的长度，高差，及迎风与背风这些因素来进行雪堆积计算，雪堆积形状为三角形，如下图所示。
1 ． FMRC 抗风设计侧重围护结构，尤其是屋面结构系统。它将不同公司的多种屋面系统根据其抗风能力的大小划分为 1-60,1-90,1-135 等几个抗风暴等级，而每一级别的屋面系统的抗风能力认证，则完全是通过实验验证的方法确定的。
2 ．抗风能力是由包括屋面板、檩条、连接件及其相互之间的连接等在内的整个系统的抗风能力所决定的。单独某个构件的抗风能力是不确定的。
3 ．主结构（刚架）抗风设计满足规范（ ASCE 7-98 ）要求即可，并无特殊风载要求，抗风设计的重点在围护结构上。
对比国内，以上几点恰恰是值得我们学习借鉴的。国内一般强调的是单个的产品，如檩条、屋面板等，缺少“系统”的概念。轻钢企业卖给客户的所谓系统是市场上拼凑来的，少有自己研发的系统。这一方面反映了我们的市场还处于初级阶段，另一方面也跟我们行业的大气侯有关：结构设计资质在设计院，那么设计院必然要根据市场上的材料供应来设计项目，所以成了没有设计资质的檩条、屋面板的生产厂在领导市场，后果可想而知。而设计院也很难设计出完整的系统，仅就组成屋面系统的各种材料的材料标准一点而言，一般设计图纸很难能说清楚的。在美国，轻钢企业是有设计资质的，不同企业都能“开发”出自己的建筑系统，并清楚知道其建筑系统的承载力，市场上卖的是系统，而不是单个构件产品，因此其整体技术水平较国内企业高，这值得我们效仿。建筑系统的研发只能寄希望于企业，应当容许和鼓励轻钢企业取得设计资质，实现企业技术升级；同时适当提高行业准入门槛，净化市场环境，以利于整个行业的长远发展。
痛定思痛， “云娜”台风给了我们整个行业一个教训，加强轻钢结构的抗风设计已刻不容缓。台州市建设规划局的灾后调查结论中关于轻钢结构厂房的章节，句句紧扣围护、连接结构，直指面板与次结构的连接破坏为祸首。这与我们自己的现场调查结果是吻合的。我公司的厂房没出现破损现象，这是我们平时注重建筑系统的研发，重视实验，并较好握了建筑系统抗风设计技术的必然结果。
3 ．雪载漂移和堆积的计算方法
3.1 MBMA96 雪荷载的取值的规定：
MBMA96 规范给出的各个地区的雪荷载值，明确为地面雪荷载标准值，将地面雪荷载换算出屋面雪荷载时，首先将屋面种类按其光滑程度分光滑、非光滑；按照周围环境状况划分为遮蔽、普通、及非遮蔽；按照屋面设施分为加热、非加热。雪荷载在系数取值时不仅与屋面坡度有关，而且与上述情况相关，从此可看出 MBMA96 在屋面雪荷载取值的定义时，同时考虑了周围环境因素、屋面形状及屋面加热条件因素的影响，在同一地区房屋所处环境不同，屋面雪荷载会因环境差异而有差异。
3.1.1 MBMA96 关于双坡屋面雪荷载的不均匀分布：
对于单屋脊双坡屋面，当屋面倾角 2.5 ≤θ≤ 15 时，其不均匀形态为半坡为 1.0Pf ，而另外半坡为 0.5Pf （单跨实腹梁结构除外）；当屋面倾角 15< θ≤ 70 时，其不均匀形态为半坡为（ 1.13 、 1.30 、 1.44 ） *Pf 而另外半坡雪荷载为 0 。其中 Pf 表示屋面雪荷载标准值。不均匀系数 1.13 、 1.30 、 1.44 取值对应屋面周围环境为遮蔽、普通及暴露三种情况。
3.1.2 MBMA96 对于多屋脊屋面，雪荷载的不均匀分布的规定：
当屋面倾角θ >2.5 时，其不均匀形态为，屋脊处雪荷载为 0.5Pf 而在低檐谷位置雪荷载为（ 1.74 、 2.0 、 2.22 ） Pf 。其中 Pf 表示屋面雪荷载标准值。不均匀系数 1.74 、 2.0 、 2.22 取值对应屋面周围环境为遮蔽、普通、及暴露三种情况。
3.2 MBMA96 雪堆积计算的规定
3.2.1 雪堆积的分类：
雪堆积分为背风雪堆积和迎风雪堆积。背风堆雪是指风从高建筑吹向低建筑所引起的雪堆积；迎风雪堆积是指风从低建筑吹向高建筑所引起的雪堆积。
3.2.2 雪堆积发生的情况：
1, 高低错落的相邻建筑的交界处，包括距离小于 6 米两高低建筑低建筑的靠近高建筑的低建筑檐口位置；迎风雪堆积与背风雪堆积两种情况取不利者。
2) 檐口或山墙女儿墙与屋面交界处；按迎风雪堆积考虑。
3) 雨蓬与主建筑交界处，当主建筑有女儿墙时，按迎风雪堆积考虑；当主建筑没有女儿墙时，迎风雪堆积与背风雪堆积两种情况取不利者，通常背风雪堆积控制。
4) 高出屋面的小房子或设备间，当凸出屋面建筑水平尺寸超过 4.5 米时，应考虑凸出建筑与屋面交界处的雪堆积；按迎风雪堆积考虑。
3.2.3 雪堆积的计算：
雪堆积高度 hd 按 6-1 计算。当式中 Wb 为高檐口建筑的沿风向宽度时，得到背风雪堆积高度 hd ；当式中 Wb 为低檐口建筑沿风向宽度时，计算得 hd 的 50 ％为迎风雪堆积高度 hdw=0.50hd ；最终将取两者较大者作为雪堆积高度。
3.3 MBMA96 雪滑移计算的规定
高低错落的建筑除考虑雪堆积之外，当较高建筑屋面屋面倾角θ >10 时，低屋面尚应考虑雪滑移荷载。其计算方法较简单，就是将雪堆积荷载放大 40 ％。
3.4 MBMA96 雪堆积计算过程
MBMA96 雪堆积的计算考虑的高低屋面的长度，高差，及迎风与背风这些因素来进行雪堆积计算，雪堆积形状为三角形，如下图所示。
3.4.1 雪堆积计算过程
1),计算出雪堆三角形高度；
背风雪堆积高度计算：
hd=0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5≤hr－ hb
Wb=高屋面长度，单位英尺（feet）；Pg地面雪荷载，单位psf.
当Wb≤25ft时，Wb取25ft
迎风雪堆积高度计算：
hd=0.50*[0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5] ≤hr－ hb
Wb=低屋面长度，单位英尺（feet）
当Wb≤25ft时，Wb取25ft
hr＝高低屋面的高差，单位ft
hb＝从均布雪荷载的厚度，单位ft
2),计算雪密度；
堆积雪荷载的最高点荷载值，Pd，等于hd×γ，γ为雪密度，按照下面的公式确定：
γ＝0.13 Pg+14≤30pcf
通过上述方法得到的雪密度，可以用来计算均布雪荷载的厚度，hb
hb＝Pf(或Pg)/γ
3）,计算雪地堆积范围的长度。
对于迎风雪堆积与背风雪堆积，堆积宽度Wd按照下面的规定确定
当，hd≤hr－ hb时，w＝4hd≤8（hr－ hb）
当，hd> hr－ hb时，w＝4hd2/4（hr－ hb）≤8hc
3.5 与国家现行规范雪荷载设计规定的对比
3.5.1．荷载规范中雪荷载取值的规定
荷载规范中提供的雪荷载没有明确是地面还是屋面雪荷载，通常设计人会直接认为是屋面雪荷载。显然我们并没有将建筑屋面周围环境因素影响考虑到屋面雪荷载取值过程中，从而造成“不管环境如何在同一地区不同建筑单体屋面雪荷载标准值总是相同。”这样不科学的计算方法。
3.5.2．荷载规范雪荷载堆积规定
1),计算出雪堆三角形高度；
背风雪堆积高度计算：
hd=0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5≤hr－ hb
Wb=高屋面长度，单位英尺（feet）；Pg地面雪荷载，单位psf.
当Wb≤25ft时，Wb取25ft
迎风雪堆积高度计算：
hd=0.50*[0.43*Wb1/3*( Pg+10)1/4-1.5] ≤hr－ hb
Wb=低屋面长度，单位英尺（feet）
当Wb≤25ft时，Wb取25ft
hr＝高低屋面的高差，单位ft
hb＝从均布雪荷载的厚度，单位ft
2),计算雪密度；
堆积雪荷载的最高点荷载值，Pd，等于hd×γ，γ为雪密度，按照下面的公式确定：
γ＝0.13 Pg+14≤30pcf
通过上述方法得到的雪密度，可以用来计算均布雪荷载的厚度，hb
hb＝Pf(或Pg)/γ
3）,计算雪地堆积范围的长度。
对于迎风雪堆积与背风雪堆积，堆积宽度Wd按照下面的规定确定
当，hd≤hr－ hb时，w＝4hd≤8（hr－ hb）
当，hd> hr－ hb时，w＝4hd2/4（hr－ hb）≤8hc
3.5 与国家现行规范雪荷载设计规定的对比
3.5.1．荷载规范中雪荷载取值的规定
荷载规范中提供的雪荷载没有明确是地面还是屋面雪荷载，通常设计人会直接认为是屋面雪荷载。显然我们并没有将建筑屋面周围环境因素影响考虑到屋面雪荷载取值过程中，从而造成“不管环境如何在同一地区不同建筑单体屋面雪荷载标准值总是相同。”这样不科学的计算方法。
3.5.2．荷载规范雪荷载堆积规定
雪堆积计算与现行国家荷载规范差别最大。现行国家荷载规范规定：雪堆积分布范围为高差的
2
倍（且不小于
4
、不大于
8
米），即堆积荷载为
2.0 Pf
，雪荷载堆积按矩形考虑。其实雪荷载的堆积形状为接近三角形，这一点雪后观察就可发现。如果高差均为
3
米，高屋面长
100
米，低屋面长
100
米，基本雪压为
0.4kN/m2
，按国家规范计算出的雪堆积荷载为
0.8 kN/m2
，堆积范围为
6
米；按照
MBMA96
的规定，计算出堆积最高点荷载为
3.749 kN/m2
，堆积三角形范围为
5.65
米，从而看出按照
MBMA96
计算出的三角形最高点雪荷是
0.8 kN/m2
的
4.686
倍；但雪堆积范围要小于
6
米。
