頂板荷載計算

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范系列講座（一） 規(guī) 范 解 讀 建筑結(jié)構(gòu).技術(shù)通訊 2006年5月 對荷載規(guī)范第條的理解與應(yīng)用朱炳寅（中國建筑設(shè)計研究院 北京 100044）1 結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及荷載的相關(guān)問題在理解與應(yīng)用現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）（簡稱規(guī)范）表時，要注意以下幾個方面：（1）表中的所有荷載均為直接作用在樓面上的荷載，其數(shù)值僅可直接用于樓面板設(shè)計計算，用于樓面梁、柱、墻及基礎(chǔ)計算時，需按荷載規(guī)范第條要求折減。（2）車輛荷載尤其是消防車對樓面的荷載作用，主要應(yīng)考慮車輛滿載重量及汽車輪壓的動荷載效應(yīng)，動力系數(shù)與樓面覆土厚度等因素有關(guān)，見表1。（3）表中第8項實際上是汽車輪壓直接作用

2、在樓板上的等效均布活荷載。符合其表注3規(guī)定時，按表中數(shù)值取用；不符合時，按結(jié)構(gòu)效應(yīng)等效原則，將車輪的局部荷載換算為等效均布荷載。對于跨度較大的樓板還應(yīng)考慮多輛汽車的共同作用。1）對客車荷載，不能將客車車庫的樓面等效荷載（規(guī)范表中第8項數(shù)值）與其樓面實際荷載混為一談。樓面等效荷載為不同形式樓板按跨中彎矩相等折算出的均布荷載值。在相同樓面荷載（客車荷載）下，當樓板的形式不同時，等效荷載數(shù)值是不同的。因此，設(shè)計中將客車荷載按規(guī)范的等效荷載數(shù)值限制是不恰當?shù)?，且容易得出同一客車停車庫（場）有兩種不同荷載限值的錯誤結(jié)論。對客車車庫的荷載應(yīng)以限定客車的種類為宜，如限定停放載人少于9人的客車（每一車位最小范

3、圍2.5m×4.5m）等。2）對消防車荷載，若不考慮板頂?shù)母餐梁穸葘ο儡囕唹旱挠绊懚y(tǒng)一取用表中數(shù)值，當?shù)叵率翼敯屙斆娓餐梁穸容^厚時，顯然是不合適的。例如：某工程純地下室（頂板為板跨小于2m的單向板）頂面為覆土厚度3m的綠化地面，消防車（30t級）道貫穿其中，覆土已將消防車輪壓局部荷載基本擴散為均布荷載，由表3可知，30t消防車在車身平面內(nèi)的平均荷載僅為11.25kN/m2，顯然消防車的任何排列方式均不可能達到表中35kN/m2的數(shù)值。 汽車輪壓荷載傳至樓板和梁的動力系數(shù) 表1覆土厚度（m）0.250.300.350.400.450.500.550.600.650.7動力系數(shù)1.3

4、01.271.241.201.171.141.101.071.041.0注：覆土厚度不為表中數(shù)值時，其動力系數(shù)可按線性內(nèi)插法確定。 各級汽車荷載的主要技術(shù)指標 表2主要指標單位汽車-10級汽車-超10級汽車-20級汽車-超20級主車重車主車重車主車重車主車重車一輛汽車總重力kN100150200300550一行汽車車隊中重車數(shù)量輛1111前軸重力kN3050706030中軸重力kN2×120后軸重力kN701001302×1202×140軸 距m4.04.04.04.0+1.43+1.4+7+1.4輪 距m1.81.81.81.81.8前輪著地寬度及長度m0.25

5、×0.200.25×0.200.3×0.20.3×0.20.3×0.2中、后輪著地寬度及長度m0.5×0.20.5×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.2車輛外形尺寸（長×寬）m7.0×2.57.0×2.57.0×2.58.0×2.515.0×2.5車身投影范圍的平均重量kN/m25.728.5711.4315.0014.67 覆土厚度足夠時消防車的荷載 表3消防車重量W（kN）100 150 200 300 550 荷載q

6、(kN/m2)4.256.348.5011.2511.38注：表中消防車在其投影面積范圍內(nèi)的平均荷重（考慮汽車之間的縱向及橫向最小間距均為600mm）qW/(車輛長0.6)（車輛寬0.6）。(4)荷載規(guī)范條文說明中指出，“對2030t的消防車，可按最大輪壓為60kN作用在0.6m×0.2m的局部面積上的條件確定”。為此，應(yīng)按全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（結(jié)構(gòu)）（簡稱結(jié)構(gòu)技術(shù)措施）圖和圖2.3.3確定汽車縱橫方向的排列間距。(5)目前結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，出于對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的考慮，地下室承受的土壓力一般均按靜止土壓力計算，土壓力系數(shù)k0值一般取0.5，也可以按照表5采用。2 設(shè)計建議（1）對

7、于直接承受消防車荷載的結(jié)構(gòu)樓面（屋面）板，當符合荷載規(guī)范要求時，可進行簡化計算，即直接采用規(guī)范表中均布活荷載數(shù)值；當不符合時，應(yīng)計算汽車輪壓的局部荷載效應(yīng)。（2）樓板和梁的設(shè)計計算中，應(yīng)考慮汽車輪壓的動力系數(shù)，可按表1考慮頂板板頂以上覆土對汽車輪壓動力系數(shù)的降低作用。（3）考慮汽車輪壓壓力擴散的計算方法。1）汽車荷載作用下（為便于說明問題，此處僅考慮汽車輪壓的單工況計算），管溝壁或地下室外墻的側(cè)向土壓力見圖1。在寬度b2范圍內(nèi)，當下端固定時，墻底總彎矩： （上端自由） (1)圖1 管溝壁或地下室外墻的側(cè)向土壓力 圖2 不考慮輪壓擴散時的 圖3 考慮輪壓擴散土壓力（q2 = q1） 時的土壓力（

8、q2 < q1） （上端簡支） （2）式中q1, q2分別為汽車荷載在深度為h0及h0+ h處的水平側(cè)壓力；b1,b2分別為汽車荷載在深度為h0及h0+ h處的水平側(cè)壓力分布寬度，其值=輪寬+兩側(cè)各按30°角向下擴散的寬度。2）依據(jù)城市供熱管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(CJJ105-2005)的規(guī)定，輪壓在混凝土結(jié)構(gòu)中的擴散按單邊1：1考慮，即相當于取圖1中擴散角=45°；輪壓在土中的擴散按深度每增加1m，單邊擴散寬度增加0.7m考慮，即相當于取圖1中擴散角=35°。（4）主動土壓力系數(shù)ka見表4；靜止土壓力系數(shù)取0.5，也可以按照表5采用。（5）靜止土壓力系數(shù)k0隨土

9、體密實度、固結(jié)程度的增加而增加，對正常固結(jié)土取值見表5。 主動土壓力系數(shù)ka 表4內(nèi)摩擦角j15°20°25°30°35°40°45°ka0.5880.4900.4060.3330.2700.2170.171 靜止土壓力系數(shù)k0 表5土類堅硬土硬可塑粘性土粉質(zhì)粘土、砂土可軟塑粘性土軟塑粘性土流塑粘性土k00.20.40.40.50.50.60.60.750.750.8自然狀態(tài)下的土體內(nèi)水平向有效應(yīng)力，可以認為與靜止土壓力相等，土體側(cè)向變形會改變其水平應(yīng)力狀態(tài)，最終的水平應(yīng)力隨著變形的大小和方向而呈現(xiàn)出主動極限平衡和被動極限平衡兩種極限狀態(tài)。事實上，地下室的施工工藝決定了其周圍的土只能是回填土，應(yīng)采用相應(yīng)的主動土壓力系數(shù)，而靜止土壓力一般可用在不允許有位移的支護結(jié)構(gòu)，并不適合用于地下室外墻或擋土墻的設(shè)計計算中?，F(xiàn)階段地下室外墻或擋土墻的設(shè)計計算，可結(jié)合設(shè)計現(xiàn)狀進行適當?shù)恼{(diào)整，即考慮地震作用對接近地表的地下室土