1、 消防車等效均布荷載的計算 【摘要】消防車荷載的取值，一直比較混亂，為使消防車荷載有一個較為合理的取值,筆者對消防車等效荷載進行了常見的幾種情況的計算，供設計界同仁參考。【關鍵詞】 消防車 等效荷載 輪壓 擴散角 動力系數消防車荷載的取值,就目前來說,一直比較混亂, 有按建筑結構荷載規范（下面簡稱荷載規范）要求單向板（板跨度2m）取35kN/、雙向板（板跨度6m）取20kN/的,也有取等效均布荷載為26kN/的, 還有主梁取0.8X20=16kN/次梁為0.95X20=19kN/的,如此等等,各種取法都有。而消防車荷載的取值又屬“強條”。荷載規范表4.1.1注第3條：“;當不符合本表的要求的時

2、候,應將車輪的局部荷載按結構效應的等效原則,換算為等效均布荷載。” 即消防車荷載的取值大小應按等效均布荷載計算。這些對每一個設計人員來說,都是清楚的。但是在實際工程中,由于等效均布荷載計算過程較為繁瑣, 設計周期又短等各種原因,大都未進行等效均布荷載的計算。一般來說,凡取等效均布荷載的,都沒有相應的計算資料, 大都采取“估算”的辦法。就目前成都建筑市場而言,基本上都采用大底盤地下室,其上部修建若干棟多、高層建筑，這樣必然出現小區內的消防通道置于地下室的頂板上。而地下室的頂板設計，一般采用井字梁樓蓋或十字梁樓蓋,板跨大都小于6.0mX6.0m,故消防車荷載是不能取20kN/。而應按規范要求進行等

3、效均布荷載計算（單向板或密肋樓蓋較少采用,所以此處僅就雙向板進行分析）。為使消防車荷載有一個較為合理的取值,筆者對消防車等效均布荷載進行了常見的幾種情況的計算，供設計界同仁參考，以饗讀者。1. 荷載計算消防車荷載均沿消防車道布置。小區道路通常不是很寬，一般在5m左右，所以消防車按單列布置（當小區消防通道寬度6 m時，應按并列兩輛消防車的布置進行等效均布荷載計算。此種情況,不在本文敘述范圍）。為求最不利情況,按兩車車尾對車尾的排列，兩車尾間凈距按500計，消防車總重量按荷載規范要求,以300 kN計算。消防車荷載前、后橋輪壓及車列布置見圖1圖3, 輪壓面積按200X600計。2. 樓板計算2.1

4、. 有填土地下室柱網尺寸一般為6.6m7.8m，結構布置常采用井字梁樓蓋或十字梁樓蓋,如圖4。地下室頂板上部，由于綠化需要,均有填土, 填土厚度一般為600900,計算時考慮了填土層壓力擴散影響,其壓力擴散角取22°,鋼筋混凝土頂板厚度按160計, 壓力擴散角取45°,如圖5:當采用井字梁樓蓋時從圖6可以看出, 后橋輪壓由于填土（未考慮道路面層的影響）,局部壓力擴散后,基本連成一片,且其覆蓋面積已超出井字樓蓋中一塊板的面積。所以可將后橋輪壓直接除以面積,就得到板的等效均布荷載,見表一。當采用十字梁樓蓋時，板跨為3.3X3.33.9X3.9,從圖6中可以看出,輪壓擴散后面積基

5、本覆蓋全板,故可以按板面積平均,則得表二:表一填土厚后橋擴散面積板等效均布荷載 kN/6002.4X3.2=7.68317002.48X3.28=8.13308002.56X3.36=8.6289002.64X3.44=9.126表二板 跨（m）3.33.453.63.753.9等效均布荷載（kN/）222018.517162.2 無填土當板上無填土時, 對于井字梁樓蓋則以后橋輪壓計算板的等效均布荷載。由于當一個輪子放在板中心時,另一個輪子已在板外,所以只須考慮板中心一個輪壓進行計算。如圖7。 如圖8：板厚度仍按160計, 擴散角取45°, 不考慮道路面層的影響，計算時以局部荷載在板

6、跨中心處所引起的彎矩與等效均布荷載在板跨中心處所產生的彎矩相等的原則確定。計算結果見表三（計算過程從略）。當采用十字梁樓蓋時,利用“影響線”原理,板跨中心最大彎矩時的輪壓位置按圖9布置,計算原則同井字梁樓蓋, 計算結果見表三（計算過程從略）。表三板 跨（m）2.22.32.42.52.63.33.453.63.753.9等效均布荷載（kN/）474340363428282828283. 次梁計算次梁的等效均布荷載,按簡支梁跨中彎矩相等的原則進行計算。消防車輪壓局部荷載作用下的最大彎矩最不利布置按多個集中力作用下的影響線求得。考慮一側輪壓作用在梁上（不考慮填土的擴散作用）, 另一側輪壓實際作用在

7、板上。為采用現有程序計算方便,將其簡化為另一側輪壓作用在另一次梁上,并且不考慮輪壓的擴散作用,直接按集中力進行計算，如圖10。由此計算得到次梁的等效均布荷載。結果見表四、表五（計算過程從略）。表四：井字梁柱網（mXm） 6.6X6.66.9X6.97.2X7.27.5X7.57.8X7.8等效均布荷載（kN/）12.511.010.39.89.3表五：十字梁柱網（mXm） 6.6X6.66.9X6.97.2X7.27.5X7.57.8X7.8等效均布荷載（kN/）21.520.020.018.718.74. 主梁計算主梁等效均布荷載計算，也按簡支梁跨中彎矩相等的原則進行。同樣考慮最不利荷載布置

8、,采用與次梁同樣的簡化方法計算求得主梁的等效均布荷載。如圖11。結果見表六、表七（計算過程從略）。表六：井字梁柱網mxm 6.6X6.66.9X6.97.2X7.27.5X7.57.8X7.8等效均布荷載（kN/）12.611.911.711.711.3表七：十字梁柱網mxm 6.6X6.66.9X6.97.2X7.27.5X7.57.8X7.8等效均布荷載（kN/）12.812.311.410.210.15、動力系數K的取值按荷載規范第6.4.2條:“車輛起動和剎車的動力系數,可采用1.11.3；其動力荷載只傳至樓板和梁”。對于消防車而言, 起動和剎車屬瞬間荷載,不像車庫起動和剎車隨時都存在

9、,且可能數臺車同時起動和剎車。畢竟火災的發生具有偶然性,再加以頂板上填土的減震作用, 消防車制動對樓板和梁的影響也是很有限的。所以,筆者認為,對有填土的消防車荷載其動力系數K可以取1.0；對無填土的消防車荷載其動力系數K可以取荷載規范規定的1.11.3的中間值1.151.2。6.建議6.1本文中所得消防車等效均布荷載只考慮了消防車本身的荷載，而實際尚應考慮其他荷載的存在,如:指揮車或其他消防器具、圍觀群眾等荷載。故應在計算主梁和次梁時的等效均布荷載再加上一均布荷載值,筆者建議此值可取2.0 kN/。6.2對防空地下室中鋼筋混凝土結構構件來說,處于屈服后開裂狀態仍屬正常的工作狀態,這點與靜力作用下結構構件所處的狀態有很大不同。冷軋帶肋鋼筋、冷拉鋼筋等經冷加工處理的鋼筋伸長率低,塑性變形能力差,延性不好。地下室頂板由于車輛起動