消防车荷载分析

车库顶板消防车布置分析第一种消防车布置情况：梁板编号【图一】消防车布置（一）【图二】按消防车实际布置位置输入消防车荷载荷载简图【图三】荷载取值说明：1、30kN/m2为考虑1.5米厚覆土恒载，根据《荷载规范》附录A取覆土容重18kN/m3,板自重程序自动计算.2、4kN/m2为地下室顶板活荷载.3、A、C、G、K板面的17kN/m2为消防车2个后轮的荷载，根据《荷载规范》条文解释P197页得2个后轮的重量为120kN,平均分布到2650x2650mm的板上，即q=120kN/(2.65*2.65)m2=17.0kN/m2.暂按均不荷载计算，因为均不荷载对计算梁配筋不存在误差，虽然对板计算有误差，后面再考虑消防车压对把的影响。4、B、H板面的35kN/m2为两台消防车4个后轮的荷载，根据《荷载规范》条文解释P197页得4个后轮的重量为2x120kN,平均分布到2650x2650mm的板上，即q=240kN/(2.65*2.65)m2=34.0kN/m2,这与《荷载规范》P15页表5.1.1第8项双向板楼盖（跨度不小于3mx3m）取35kN/m2基本吻合，如果仅考察消防车荷载对板四周梁产生的作用，2.65mx2.65m的双向板仍然可按35kN/m2取值.5、计算仅考虑消防车荷载对梁的作用，不考虑消防车荷载对板的作用，故可按均布荷载输.按20kN/m2输入消防车荷载荷载简图【图四】荷载取值说明：1、30kN/m2为考虑1.5米厚覆土恒载，根据《荷载规范》附录A取覆土容重18kN/m3,板自重程序自动计算2、20kN/m2为地下室顶板满布消防车荷载采用PKPM2012计算，得出结果如下：按实际消防车荷载计算结果【图五】按20kN/m2消防车荷载计算结果【图六】计算结果比较：荷载取值KL1KL2KL3KL4左中右左中右左中右左中右实际荷载55405653395458475857475720kN/m2644763624661675968655866荷载取值L1L2L3L4左中右左中右左中右左中右实际荷载21122321122323162321152320kN/m2291728281628281825251825由以上计算结果表格相比较得知，在这种消防车布置情况下对梁产生的效应比按满布20kN/m2的荷载要小。第二种消防车布置情况：消防车布置（二）【图七】按消防车实际布置位置输入消防车荷载荷载简图【图八】荷载取值说明：1、30kN/m2为考虑1.5米厚覆土恒载，根据《荷载规范》附录A取覆土容重18kN/m3,板自重程序自动计算2、4kN/m2为地下室顶板活荷载3、D、F、H板面的17kN/m2为消防车2个后轮的荷载，根据《荷载规范》条文解释P197页得2个后轮的重量为120kN,平均分布到2650x2650mm的板上，即q=120kN/(2.65*2.65)m2=17.0kN/m2(仅考虑消防车荷载对梁的作用，不考虑消防车荷载对板的效应，故可按均布荷载输)4、E板面的35kN/m2为两台消防车4个后轮的荷载，根据《荷载规范》条文解释P197页得4个后轮的重量为2x120kN,平均分布到2650x2650mm的板上，即q=240kN/(2.65*2.65)m2=34.0kN/m2,这与《荷载规范》P15页表5.1.1第8项双向板楼盖（跨度不小于3mx3m）取35kN/m2基本吻合，如果仅考察消防车荷载对板四周梁产生的作用，2.65mx2.65m的双向板仍然可按35kN/m2取值(中间跨板为2.7mx2.7m，为简化分析，全按2.65x2.65取)5、G、K板面9kN/m2为消防车1个后轮的荷载，根据《荷载规范》条文解释P197页得1个后轮的重量为60kN,平均分布到2650x2650mm的板上，即q=60kN/(2.65*2.65)m2=8.54kN/m2,取9kN/m26、计算仅考虑消防车荷载对梁的作用，不考虑消防车荷载对板的作用，故可按均布荷载输按20kN/m2输入消防车荷载荷载简图【图九】按实际消防车荷载计算结果【图十】按20kN/m2消防车荷载计算结果【图十一】计算结果比较：荷载取值KL1KL2KL3KL4左中右左中右左中右左中右实际荷载53405455415655405458475720kN/m2624661644763685967665865荷载取值L1L2L3L4左中右左中右左中右左中右实际荷载23162323162323152124172320kN/m2281628291728251825251825由以上计算结果表格相比较得知，在这种消防车布置情况下对梁产生的效应比按满布20kN/m2的荷载要小。结论一：地下室顶板按消防车荷载按实际取值计算出的梁配筋比按满布20kN/m2小。原因分析：按荷载规范的规定，双向板跨度不小于3mx3m,消防车荷载取35kN/m2，双向板跨不小于6mx6m取20kN/m2，当双向板跨度介于3mx3m~6mx6m之间时，应按线性差值确定，一般地下室的柱网8mx8m,顶板通常有种植覆土，荷载比较大，一般设计成井字梁屋盖，主次梁布置如（图一）所示，这样就形成了跨度小于3mx3m的双向楼盖，如果按《荷载规范》取35kN/m2，整个消防车道满布35kN/m2，梁截面需要500x1100，比按2006版《荷载规范》设计的顶板梁截面500x900大很多，消防车重量不变，怎么会引起如此大的差别？原来是我们输入荷载的范围不准确，如图二所示，消防车的轮子下相应的楼板才有消防车荷载，相邻跨楼板则没有消防车荷载，但我们在建模型计算的时候，往往是按满布消防车荷载考虑，导致了主次梁配筋都非常大。实际上《荷载规范》表5.1.1附注第3条黑体字写得很清楚，车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载，对楼板而言，消防车的轮压是局部荷载，这个局部荷载的等效均布荷载可以根据板跨直接查《荷载规范》，在计算框架梁和次梁的效应时，规范的做法是直接按楼板等效应所取的均布荷载乘一个折减系数，问题在于，如果整个柱网内都布满消防车荷载，这样做基本不会引起太大的误差，但是正常情况下，8mx8m的柱网，不可能每个井字楼盖区内都布满消防车荷载，如果满布消防车荷载，这个均布荷载就应该是为了计算梁效应而取的，这种情况下就不能乘折减系数，且这个均布荷载在《荷载规范》里是查不到的，要设计者推算出来。笔者认为，在建模计算时，如果按《荷载规范》取值时，该值只应该布置在有消防车轮子的楼板内，如图一的A、B、C、G、H、K，其余板跨轮压验算计算书条件：长度a=300mm，宽度b=200mm，板厚ho=145mm，混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mmft=1.43N/mm本计算依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，以下简称规范。计算：1、局部抗压计算，如左图所示：Ab=3b×(2b+a)=3×200×(2×200+300)=420000mmAL=a×b=300×200=60000mm根据规范式(7.8.1-2)βL=√(Ab/AL)=√(420000/60000)=2.65根据规范式(7.8.1-1)1.35×βc×βL×fc×AL=1.35×1×2.65×14.3×60000=3064573NF=120kN=120,000N≤1.35×βc×βL×fc×AL满足要求！2、抗冲切计算：βs=a/b=300/200=1.502取βs=2根据规范式(7.7.1-2)η=0.4+1.2/βs=0.4+1.2/2=1.00h800mm取βh=0.9Um=2[(a+ho)+(b+ho)]=2×[(300+145)+(200+145)]=840mm0.7×βh×ft×η×Um×ho=0.7×1×1.43×1×840×145=121,922NF=120kN=120,000N≤0.7×βh×ft×η×Um×ho满足要求！