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获奖项目名称
大跨复杂屋面多因素耦合作用雪荷载研究与应用
主要完成单位
哈尔滨工业大学、中国建筑第八工程局有限公司、中国建筑第七工程局有限公司、中国建筑设计研究院有限公司、黑龙江大学、哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司
主要完成人
范峰、张清文、莫华美、张国龙、刘盟盟、王载、周光毅、陈璐、孙晓颖、李方慧、李睿、章博睿、殷子昂、李源远、任默涵
一
项目背景
近些年来，全球范围内极端低温冰雪天气频发，对人类社会的生产生活活动带来严重影响，积雪导致的建构筑物倒塌事故也随之不断增加，建筑结构的抗雪形势十分严峻。大跨空间结构具有屋面结构轻，屋面面积大，雪荷载占总荷载比例大的特点，其设计往往由雪荷载控制，属于对雪荷载敏感的结构；统计分析发现，发生雪致工程事故的建筑多属此类雪荷载敏感结构。另一方面，大跨空间结构多应用于体育场馆、机场航站楼和火车站站房等人员十分密集、影响十分重大的公共建筑，因此，大跨空间结构的雪致工程灾害后果往往十分严重，正确掌握其屋面雪荷载的设计方法意义尤为重大。
图1 近些年来国内外雪致工程灾害频繁发生，大跨空间结构是受灾主体
二
创新成果
1
提出了无人机雪深三维分布非接触测量技术，搭建我国首个屋面雪荷载数据库，解决了大跨复杂屋面雪荷载无系统实测数据的瓶颈，为雪荷载规范编制提供可靠依据；建立了基于对数正态分布和区域化分析方法的基本雪压精细化分析理论，绘制了我国新一代基本雪压分布图。
2
开发了高还原度风雪双向耦合数值模拟技术，实现了屋面积雪非平衡漂移运动精确模拟，解决了多相耦合情况下，风雪运动机制和屋面积雪分布特征的高精度模拟难题。
3
提出了基于降雪模式的风雪联合试验方法和相似准则，研发建成了世界上独一无二的大跨空间结构风-雨-热-雪全过程联合模拟试验系统，实现风-雨-热-雪全过程联合模拟，填补了国内空白。
图2 研发的风-雨-热-雪全过程联合模拟试验系统填补了国内外空白
三
推广应用
项目成果应用于我国《工程结构通用规范》《建筑结构荷载规范》和《屋面结构雪荷载设计标准》等与雪荷载相关的不同层级规范标准；同时，在一系列的实际工程中得到应用，包括华能沁北煤场超大跨干煤棚屋面雪荷载研究、贵州铜仁奥体中心体育场屋面雪荷载研究、临沂启阳机场航站楼屋面雪荷载研究、丽水城市风廊建筑屋面积雪分布系数研究、黄河体育中心足球场屋面积雪分布系数研究等，为实际工程提供技术支持。
图3 项目成果应用于全国数十项重大项目工程