浅谈消防车荷载的取值的优化设计

浅谈消防车荷载的取值的优化设计

苏小明

湖北省缘达化工工程有限公司，湖北 武汉 430074

摘要：关于消防车的荷载取值现行规范表述比较笼统，相同的柱网，不同的板跨，消防车荷载的取值相差较大，导致相同柱网的主梁配筋相差很大。本文结合工程实际，对消防车荷载取值进行一定的优化设计。

关键词：地下室顶板；消防车荷载；取值；优化设计

引言

消防车荷载作为一种特殊的荷载，与普通活荷载相比，既有联系又有区别，由于其本身荷载较大，对于结构构件的截面大小、配筋影响非常大，经济性影响显著，因此，处理好消防车荷载，是非常重要的。在房屋建筑结构设计中，作为结构设计人员经常碰到这样一种情况，在考虑消防车荷载时，根据《建筑结构荷载规范》，表5.1.1.8项次，（1）单向板楼盖（板跨L≥2m）和双向板楼盖（板跨不小于3mx3m），消防车荷载标准值取值为35kN/m2，（2）双向板楼盖（板跨不小于6mx6m）和无梁楼盖（柱网不小于6mx6m），消防车荷载标准值取值为20kN/m2。这造成设计师很大的疑惑，相同跨度，增加次梁，划分较小板跨，消防车荷载取值不同，导致配筋结构差异很大。因此，研究地下室顶板上消防车活荷载取值问题有重大的意义。

1 工程概况

方案一，地下室柱网跨度为7.2mx7.2m，考虑1.2m的平均覆土，根据《建筑结构荷载规范》，消防车荷载可以取值为20kN/m2。用盈建科软件进行计算，框架主梁计算结果如图一所示。

方案二，地下室柱网跨度为7.2mx7.2m，考虑1.2m的平均覆土，在柱网中间各个方向均增设一道次梁将板跨分为3.6mx3.6m，根据《建筑结构荷载规范》，消防车荷载取值则为35kN/m2。用盈建科软件进行计算，框架主梁计算结果如图二所示。

图一（方案一配筋图）               图二（方案二配筋图）

2 配筋计算结果分析

通过图一和图二，可以看出，相同的柱网，两种情况下计算出来的框架主梁配筋差别很大。根据《建筑结构荷载规范》的等效均布荷载的原理，柱与柱之间的主梁分担的荷载面积没有发生变化，其对应的等效均布活荷载也应相同，是什么原因导致计算结果配筋差异如此之大呢？对比上述两种方案，方案二和方案一相比较，仅仅增设了次梁，改变了板跨的大小，就影响了消防车荷载的取值，导致主梁的配筋发生较大变化，可以看出这里有不够合理的情况存在。

按弹性理论，计算梁的弯矩时，由于等效均布荷载时根据梁支座弯矩值相等的条件来确定的，因此按等效均布荷载求得连续梁支座弯矩值后，各跨的跨内弯矩和支座处剪力值应按梁上原有荷载形式进行计算。

图三（方案一主梁导荷图）        图四（方案二主梁导荷图）

按照方案一和方案二的结构布置情况，统一取消防车活荷载为20 kN/m2，用盈建科软件模拟计算，通过计算结果可以发现，方案二的框架主梁支座和跨中弯矩值均大于方案一。分析其原因，是由于次梁的缘故，部分板上均布荷载转化为集中荷载作用在框架主梁的跨中，所以导致框架主梁的跨中弯矩会大一些。由此可见，方案二的消防车活荷载取值为35 kN/m2，计算出来的框架主梁的跨中弯矩会更加大。（根据《建筑结构荷载规范》，计算主梁配筋时需乘以折减系数0.8）。

在实际工程中，由于小区道路的宽度有限，并且地下室顶板的柱网布置一般不是很规则，划分板块时，不一定刚好是正方形的，一般矩形的比较常见。例如，根据地下车位排布比较常见的有5.4m×8.1m，5.4m×4.8m，等等。若是单纯地按照《建筑结构荷载规范》，按小跨5.4m取值时消防车荷载取值为35kN/m2，按大跨8.1m取值时消防车荷载为20kN/m2，进行框架主梁设计时，用线性插值时，按小跨取值会感觉偏大，按大跨取值又会感觉偏小。

根据朱炳寅编著的《建筑结构设计问答与分析》一书中关于消防车荷载分析，我们可以按等效均布荷载的原理来取值。因为主梁的配筋计算结果与主梁所承担的荷载范围面积直接相关，所有不管次梁如何划分，主梁所承担的荷载范围面积变化不大。（a）当采用大板加主梁的结构形式时，沿着柱网布置的主梁，若板块刚好是正方形的且板跨大于等于6.0m时，可以直接采用《建筑结构荷载规范》的规定取值。当板块小于等于3.0m×3.0m的正方形时，则应适当加大点取值。（b）当大板尺寸为矩形时，则需要计算大板面积，例5.4m×8.1m时，可换算为正方形＞6m，可以直接取为20kN/m2，考虑0.8的折减系数，计算主梁时最终可以取值20kN/m2x0.8=16kN/m2。若为3.6m×4.8m时，可换算为正方形＜6m，此时可以按线性，考虑0.8的折减系数，计算主梁时最终可以取值29.25kN/m2x0.8=23.4kN/m2。（c）当采用主次梁的结构布置形式时，按照主梁承担相同荷载面积的等效原则，可采用与（b）相同的处理方式来计算消防车荷载。

3 结语

本文结合《建筑结构荷载规范》，简要地探讨了我们在实际工程中关于消防车荷载取值，现用以下计算表格加以综合，可供设计人员参考。值得说明的是，本文仅考虑了单工况荷载单个消防车的荷载取值，在实际设计时，除了考虑覆土厚度对荷载扩散的影响之外，还需考虑多辆消防车同时存在的情况，等等，这些都需要进一步的分析和探讨。

 参考文献:

［1］GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].

［2］GB 50011-2010（2016年版），建筑抗震设计规范[S].

［3］朱炳寅.建筑结构设计问答与分析.北京：中国建筑工业出版社，2013.