消防車等效均布荷載的計(jì)算

1、 消防車等效均布荷載的計(jì)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(gè)較為合理的取值,筆者對(duì)消防車等效荷載進(jìn)行了常見(jiàn)的幾種情況的計(jì)算，供設(shè)計(jì)界同仁參考?！娟P(guān)鍵詞】 消防車 等效荷載 輪壓 擴(kuò)散角 動(dòng)力系數(shù)消防車荷載的取值,就目前來(lái)說(shuō),一直比較混亂, 有按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（下面簡(jiǎn)稱荷載規(guī)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(qiáng)條”。荷載規(guī)范表4.1.1注第3條：“;當(dāng)不符合本表的要求的時(shí)

2、候,應(yīng)將車輪的局部荷載按結(jié)構(gòu)效應(yīng)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(yīng)按等效均布荷載計(jì)算。這些對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō),都是清楚的。但是在實(shí)際工程中,由于等效均布荷載計(jì)算過(guò)程較為繁瑣, 設(shè)計(jì)周期又短等各種原因,大都未進(jìn)行等效均布荷載的計(jì)算。一般來(lái)說(shuō),凡取等效均布荷載的,都沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算資料, 大都采取“估算”的辦法。就目前成都建筑市場(chǎng)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(xiàn)小區(qū)內(nèi)的消防通道置于地下室的頂板上。而地下室的頂板設(shè)計(jì)，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(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行等

3、效均布荷載計(jì)算（單向板或密肋樓蓋較少采用,所以此處僅就雙向板進(jìn)行分析）。為使消防車荷載有一個(gè)較為合理的取值,筆者對(duì)消防車等效均布荷載進(jìn)行了常見(jiàn)的幾種情況的計(jì)算，供設(shè)計(jì)界同仁參考，以饗讀者。1. 荷載計(jì)算消防車荷載均沿消防車道布置。小區(qū)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(dāng)小區(qū)消防通道寬度6 m時(shí)，應(yīng)按并列兩輛消防車的布置進(jìn)行等效均布荷載計(jì)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(duì)車尾的排列，兩車尾間凈距按500計(jì)，消防車總重量按荷載規(guī)范要求,以300 kN計(jì)算。消防車荷載前、后橋輪壓及車列布置見(jiàn)圖1圖3, 輪壓面積按200X600計(jì)。2. 樓板計(jì)算2.1

4、. 有填土地下室柱網(wǎng)尺寸一般為6.6m7.8m，結(jié)構(gòu)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(jì)算時(shí)考慮了填土層壓力擴(kuò)散影響,其壓力擴(kuò)散角取22°,鋼筋混凝土頂板厚度按160計(jì), 壓力擴(kuò)散角取45°,如圖5:當(dāng)采用井字梁樓蓋時(shí)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(kuò)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(jiàn)表一。當(dāng)采用十字梁樓蓋時(shí)，板跨為3.3X3.33.9X3.9,從圖6中可以看出,輪壓擴(kuò)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(kuò)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(wú)填土當(dāng)板上無(wú)填土?xí)r, 對(duì)于井字梁樓蓋則以后橋輪壓計(jì)算板的等效均布荷載。由于當(dāng)一個(gè)輪子放在板中心時(shí),另一個(gè)輪子已在板外,所以只須考慮板中心一個(gè)輪壓進(jìn)行計(jì)算。如圖7。 如圖8：板厚度仍按160計(jì), 擴(kuò)散角取45°, 不考慮道路面層的影響，計(jì)算時(shí)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(chǎn)生的彎矩相等的原則確定。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表三（計(jì)算過(guò)程從略）。當(dāng)采用十字梁樓蓋時(shí),利用“影響線”原理,板跨中心最大彎矩時(shí)的輪壓位置按圖9布置,計(jì)算原則同井字梁樓蓋, 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表三（計(jì)算過(guò)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(jì)算次梁的等效均布荷載,按簡(jiǎn)支梁跨中彎矩相等的原則進(jìn)行計(jì)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(gè)集中力作用下的影響線求得。考慮一側(cè)輪壓作用在梁上（不考慮填土的擴(kuò)散作用）, 另一側(cè)輪壓實(shí)際作用在

7、板上。為采用現(xiàn)有程序計(jì)算方便,將其簡(jiǎn)化為另一側(cè)輪壓作用在另一次梁上,并且不考慮輪壓的擴(kuò)散作用,直接按集中力進(jìn)行計(jì)算，如圖10。由此計(jì)算得到次梁的等效均布荷載。結(jié)果見(jiàn)表四、表五（計(jì)算過(guò)程從略）。表四：井字梁柱網(wǎng)（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(wǎng)（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(jì)算主梁等效均布荷載計(jì)算，也按簡(jiǎn)支梁跨中彎矩相等的原則進(jìn)行。同樣考慮最不利荷載布置

8、,采用與次梁同樣的簡(jiǎn)化方法計(jì)算求得主梁的等效均布荷載。如圖11。結(jié)果見(jiàn)表六、表七（計(jì)算過(guò)程從略）。表六：井字梁柱網(wǎng)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(wǎng)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(dòng)力系數(shù)K的取值按荷載規(guī)范第6.4.2條:“車輛起動(dòng)和剎車的動(dòng)力系數(shù),可采用1.11.3；其動(dòng)力荷載只傳至樓板和梁”。對(duì)于消防車而言, 起動(dòng)和剎車屬瞬間荷載,不像車庫(kù)起動(dòng)和剎車隨時(shí)都存在

9、,且可能數(shù)臺(tái)車同時(shí)起動(dòng)和剎車。畢竟火災(zāi)的發(fā)生具有偶然性,再加以頂板上填土的減震作用, 消防車制動(dòng)對(duì)樓板和梁的影響也是很有限的。所以,筆者認(rèn)為,對(duì)有填土的消防車荷載其動(dòng)力系數(shù)K可以取1.0；對(duì)無(wú)填土的消防車荷載其動(dòng)力系數(shù)K可以取荷載規(guī)范規(guī)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(shí)際尚應(yīng)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(yīng)在計(jì)算主梁和次梁時(shí)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(duì)防空地下室中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō),處于屈服后開(kāi)裂狀態(tài)仍屬正常的工作狀態(tài),這點(diǎn)與靜力作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處的狀態(tài)有很大不同。冷軋帶肋鋼筋、冷拉鋼筋等經(jīng)冷加工處理的鋼筋伸長(zhǎng)率低,塑性變形能力差,延性不好。地下室頂板由于車輛起動(dòng)