消防车等效均布载荷的计算 [摘要] 消防车载荷的取值一直令人困惑。几种情况的计算消防车荷载取值规范消防车荷载取值规范，请参考设计领域的同事。 【关键词】 消防车当量载荷 轮压扩散角动态系数 消防车载荷值一直比较混乱，根据《建筑结构荷载规范》（以下简称《荷载规范》）的要求单向板（跨度≥2m）35kN/㎡，双向板（跨度≥6m）20kN/㎡，等效均布荷载26kN/㎡，主梁0.8X20 = 16kN/㎡次梁为0.95X20=19kN/㎡等，取法有多种。消防车载重的数值也是一个“力量条”。 《载荷规范》表4.1.1 注第3条：“……；当不满足本表要求时，车轮局部载荷按等效原则换算结构效应。它是等效的均匀分布载荷。即消防车荷载的取值要按照等效均布荷载计算，这些每个设计者都很清楚，但在实际工程中，由于等效均布荷载计算过程繁琐等种种原因，设计周期短，多不进行等效均布荷载的计算。一般而言，等效均布荷载没有相应的计算资料，多采用“估算”的方法。
就目前成都的建筑市场而言，基本都是大机箱地下室，上部建了几栋多高层，这样小区的防火梯难免会放置在地下室的屋顶上。地下室的屋面设计一般采用井形梁楼板或横梁楼板。而是按规范要求计算等效均布荷载（单向楼板或多肋楼板很少使用，这里只分析双向楼板）。为了使消防车载荷有一个更合理的值，作者计算了消防车在几种常见情况下的等效均布载荷，供设计界同仁和读者参考。 1. 荷载计算 消防车荷载沿消防车道布置。小区内的道路通常不是很宽，一般在5m左右，所以消防车是单排布置的（小区内消防通道宽度≥6m时，当量均布荷载按两辆消防车并列布置。在这种情况下，不在本文的范围内）。为找到最不利的情况，根据两车尾部的布置，两车尾部净距按500mm计算，消防车总重量按300kN计算符合“荷载规范”的要求。消防车前后桥轮压及列车布置如图1至图3所示，轮压面积计算为200mmX600mm。 2.楼层计算2.1.地下室有填充的柱网尺寸一般为6.6m～7.8m，结构布置常采用形状良好的梁楼板或横梁楼板，如图4所示。
由于绿化需要，地下室屋顶的上部充满了土壤。填充物的厚度一般为600-900mm。计算中考虑了填充层压力扩散的影响。压力扩散角θ取22°，钢筋混凝土顶板厚度按160mm，压力扩散角θ取45°，如图5所示：从图6可以看出，后桥的轮压由于填充（不考虑路面层的影响），局部压力扩散后基本连成一体，其覆盖面积已经超过了井形地板中一个盘子的面积。因此，可以直接将后桥轮压除以面积，得到楼板等效均布荷载，如表1所示。采用横梁楼板时，楼板跨度为3. 3X3.3～3.9X3.9.从图6可以看出，轮压扩散后的面积基本覆盖了整块板子，所以可以按板子面积取平均值，则可以得到表2：表1填充厚度mm后桥扩散面积㎡当量板均匀载荷 kN/㎡6002.4X3.2 =7.68 317002.48X3.28=8.13 30800< @2.56X3.36=8.6 289002.64X3.44=9.1 26表两板跨度（m）33. 3. 3. 3.3 45 675 。 9 等效均布荷载（kN/㎡） 22 11 12 0 8.5 7 62.2 无填充 楼板上无填充时，对于井梁楼板，后桥轮计算板的等效均布载荷。
因为当一个轮子放在板子中心时，另一个轮子已经在板子外面，所以计算时只需要考虑板子中心的一个轮子压力。图 7 如图 8 所示：板坯厚度仍按 160mm 计算，扩散角 θ 取 45°，不考虑路面层的影响。计算中采用板跨中心局部荷载引起的弯矩和板跨等效均布荷载。由中心处弯矩相等的原理确定。计算结果见表3（计算过程省略）。采用横梁楼板时，采用“影响线”原理，按图9布置楼板跨中心最大弯矩处的轮压位置，计算原理同井梁楼。计算结果见表3（计算过程省略。）。表三板跨度(m) 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.3 3.45 < @3.6 3.75 3.9 等效均布载荷（kN/㎡） 4743 40 36 34 28 28 28 28 283. 次梁 计算次梁等效均匀分布荷载按简支梁跨中等弯矩原理计算。根据多重集中力作用下的影响线，得到火轮压力局部载荷下最大弯矩的最不利布置。考虑到车轮压力的一侧作用在梁上（不考虑填充物的扩散效应），另一侧的车轮压力实际上作用在楼板上。为方便现有程序计算，简化为另一侧轮压作用于另一梁，不考虑轮压扩散效应，直接按集中计算力，如图10所示。
次梁的等效均布荷载由此计算得到。结果见表四、表5（计算过程省略）。表 4：井字棋梁柱网格 (mXm ) 6.6X6.6 6.9X6.9 7.2X7. 2 7.5X7.5 7.8X7.8 等效均布载荷（kN/㎡） 12.5 11.010. 3 9.89.3 表5：横梁柱网格（mXm）6.6X6.6 6.9X6.9 7.2X7.2 7.5X7.5 7.8X7.8 等效均布载荷（kN/㎡）21. 52 0.0 20.018.7 18.74. 主梁计算 主梁等效均布荷载，也按简支梁计算跨中执行等弯矩原理。同时考虑最不利荷载布置，采用与次梁相同的简化方法计算主梁等效均布荷载。图11. 结果见表六、表7（计算过程省略）。表 6：井字形梁柱 mxm6.6X6.6 6.9X6.9 7.2X7.2 7. 5X7.5 7.8X7.8 等效均布载荷（kN/㎡） 12.6 11.911.7 1 1.7 11.3 表7：横梁柱网格mxm6.6X6.6 6.9X6.9 7. 2X7.2 7.5X7.5 7.8X7.8 等效均布载荷(kN/㎡) 12.8 1< @2.311.4 10.2 10.15、动态系数K的值根据6.4.节确定@>第2条：“……车辆启动和制动的动力系数可能为1.1～1.3；动载荷只传递到地板和横梁上”。
对于消防车来说，启动和制动是瞬时负荷，不像车库那样启动和制动随时都存在，并且可能有几辆车同时启动和制动。毕竟火灾的发生是偶然的，再加上填充物对屋顶的减震作用，消防车制动对地板和横梁的影响也非常有限。因此，笔者认为消防车充填动力系数K可取1.0；消防车不填装荷载的动力系数K 可取《荷载规范》中规定的1.1～1.31.15～1.@的中间值>2。 6.建议6.1 本文得到的消防车等效均布载荷只考虑了消防车本身的载荷，实际中应考虑其他载荷的存在，如：指挥车或其他消防器具、围观者和其他负载。因此，在计算主梁和次梁的等效均布荷载时，应加上均布荷载值。作者建议这个值应该是2.0 kN/㎡。 6.2 对于防空地下室的钢筋混凝土结构构件，屈服后的开裂状态仍然是正常的工作状态，这与结构构件在静力作用下的状态有很大不同。冷轧带肋钢筋、冷拔钢筋等冷加工钢筋的伸长率低，塑性变形能力差，延展性差。地下室屋顶由车辆的启动和制动提供动力。笔者认为，屋面的加固不应该是冷作钢筋。参考文献 [1] 《建筑结构荷载规范GB 50009-2011, 2011版》 [2] 朱炳银，《建筑结构荷载规范4.1.1条的理解与应用》 Companion 2006.5月【3】陈继发沙志国主编《建筑结构荷载设计手册第2版》