地下室顶上消防车活荷载设计取值的探讨

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1、地下室顶板上消防车活荷载设计取值的探讨马宗玺1，刘爱娟2，江奎一3(1.青岛市民用建筑设计院有限公司，青岛266071；2.青岛香根温泉置业有限公司，青岛266071)摘要：根据地下室顶板上覆土层对消防车活荷栽的折减作用，计算了常见板跨及覆土层厚度条件下折减后的等效均布荷载值，给出合理的设计取值，达到了设计更为经济、合理的目的。关键词：地下室顶板，消防车活荷载，覆土层，折减中图分类号：TU312+.1随着社会的发展，住宅小区中地下空间的应用越来越广泛。为满足小区整体规划需要，这些地下室的顶板上往往会覆土以满足绿化、管网埋设及消

2、防通行等要求。其中消防通行的需要决定了此类顶板在设计中必须考虑消防车活荷载的取值，而一些常见情况下该值的取值在现行规范中并未明确，本文拟对此进行探讨。《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)(以下简称《荷载规范》)中规定了消防车活荷载标准值：双向板（板跨不小于6m×6m）采用20kN/m，单向板（板跨不小于2m）采用35kN/m2。但对于工程中常用的3m～5m板跨的双向板，规范并未给出明确的荷载取值；对于常见的板顶覆土的情况，规范也未对荷载的折减做出明确规定。通常情况下，结构工程师在设计中取值方法有两种：一种是不论板跨

3、、填土厚度，全部按照单向板35kN/m2、双向板20kN/m2取值；另一种是不考虑板跨大小，均凭主观判断，根据覆土厚度，在10~20kN/m2之间取值，甚至无论覆土厚度，直接取10kN/m2。前者往往板配筋过大，造成不必要的浪费，后者虽然可以达到节省工程投资的目的，但因为缺乏理论依据，仅凭主观判断随意性较大。《荷载规范》第4.1.1条注l注明：“本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大或情况特殊时，应按实际情况采用。”注3注明：“消防车活荷载是适用于满载总重为300kN的大型车台；当不符合本表的要求时，应将车轮的局

4、部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载”。实际工程中，作为室外地面的地下室顶板上一般都有一定厚度的覆土层，因此，可按上述规定，利用覆土层对消防车轮压的扩散作用，对消防车活荷载进行适当的折减。根据折减后的活荷载进行计算，以减小板构件的结构高度及配筋量，大大降低工程造价。1计算依据根据《荷载规范》4.1.1条的条文说明，消防车全车总重取300kN，最大轮压为P=60kN，轮胎着地尺寸为0.6m×0.2m。因《荷载规范》颁布时间在《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004之前，且JTGD60—2004中无300kN汽车的

5、尺寸和横向布置，故计算中所有消防车尺寸、布置及荷载分布均应参照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)的规定。按照该规范2.3.1条，仅汽车－20级车队荷载中含300kN车台，故车队布置取汽车－20级车队。板跨取值范围考虑工程常见情况：工程上常见的覆土地下室一般为地下车库，其常见板跨为：2～3m的单向板（一般仅用于出入口通道）及3m～5m的双向板，偶尔可见5m～8m的双向板或无梁楼板。地下室常见覆土厚度一般在0.5m~2.5m。故本次分析集中在上述范围内进行。2计算分析2.1计算方法2.1.1车队、车道及车轮数选取按照J

6、TJ021—89中汽车－20级车队布置，300kN车台与前、后车相距至少10m，故沿车道纵向范围同一板跨只需考虑一台消防车的荷载即可；根据JTJ021—89中第2.3.1条第二款，仅当车道宽度大于9m时才考虑按三列车队布载，三列车队以下无需考虑汽车荷载折减，而小区内消防道通常都不会大于9m，故此计算中沿道路横向范围仅分析一、二列车队的荷载作用即可；根据图（1），车前轮荷载较后轮小，距离也较远，对于本次分析范围内的单、双向板，若消防车4个后轮作用于板跨中心，则2个前轮荷载作用范围已超出该板跨范围，故计算中仅考虑较大的后轮荷载即可

7、。因此，本次分析仅需考虑一～二台消防车的后轮荷载作用。图（1）300KN汽车的平面尺寸2.1.1车库顶覆土压力扩散角的选择《荷载规范》附录B楼面等效均布活荷载的确定办法中规定，考虑垫层扩散作用后的局部荷载的计算宽度为：bcx(cy)=btx(ty)+2s+h，实际上该公式应为bcx(cy)=btx(ty)+2s×tanθ+h当扩散角θ取45°时的简化。其中bcx、bcy为荷载作用面在两个方向的计算宽度；btx、bty为荷载作用面在两个方向的宽度，s为垫层厚度，h为板厚；θ为垫层扩散角。对于θ的取值，《荷载规范》中并无相应规定，

8、取值45°的情况仅适用于垫层为混凝土等刚性垫层，当垫层为回填土等柔性垫层时无疑过大。而实际工程中，绝大部分为回填土柔性垫层，因此θ取值可参照《城镇供热管网结构设计规范》中附录C规定为35°。对于bcx、bcy的取值，考虑到消防车后轮轮距较近，每只轮胎下的荷载在经过一定厚度填土