关于消防车荷载设计取值的探讨

2018年第
8期
墙材网
2018.8
关于消防车荷载设计取值的探讨
张萍萍1
任家福1
宋方方2
（1.陕西省建筑设计研究院有限责任公司，陕西西安710018；2.上海中建建筑设计院有限公司西安分公司，陕西西安710068）
摘要：工程设计时，关于消防车荷载的取值大小，直接影响到工程的经济性，合理的取值既保证了结构的安全性，又减少材料用量，提高了结构设计的经济性。

关键词：消防车荷载；荷载等效；折减系数
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引言
工程中涉及到消防车荷载作用的多为地下室顶
板，本文主要针对于民用建筑地下室顶板的设计。

现阶段，在小区地面规划设计未完成的情况下就先行完成地库结构施工图设计很普遍，这也给结构计算时消防车荷载的布置带来了问题，小区道路和消防登高面的不确定，导致了消防车荷载分布区域的不确定。

此时，设计者大多考虑消防车荷载满布，而消防车荷载的取值亦是范围值，若直接按规范上限取用必然带来很大的材料投入和浪费，极为不经济。

满足规范[1]精神要求下，最大限度地减小消防车均布荷载值，能够较可观的降低构件内力，减少材料用量。

2荷载等效计算
消防车荷载是通过车轮压作用在楼面上的局部荷载，为便于工程应用，需要通过荷载效应等效的原则换算成均布（满布）荷载。

规范[1]附录C 明确了等效均布荷载的计算方法，即一般情况下，可仅按内力的等值来确定。

连续梁、板的等效均布活荷载可按单跨简支计算。

下面以2m 跨的单向板和3m 跨的双向板为例计算，板厚200mm ，板顶面层建筑做法s=250mm ，其上作用300KN 级消防车，后轴轮压F=60KN ，轮压面积为0.2m×0.6m ，考虑动力系数1.3，则简支单向板跨中最大弯矩M max1=FL/4=1.3×60×2.0/4=39.0kN·M
单向板：①轮压着地面长方向与板跨平行时，btx=0.6m ，bty=0.2m ，bcx=0.6+2×0.25+0.20=1.3m ＜L=3m ，bcy=0.2+2×0.25+0.2=0.9m ＜0.6L=0.6×2.0=1.2m ，b=bcy+0.7L=0.9+0.7×2.0=2.3m 。

等效荷载q e =8M max1/(bL 2)=8×39.0/(2.3×2.02)=33.91kN/m 2。

②轮压着地面长方向与板跨垂直时，btx=0.2m ，bty=0.6m ，bcx=0.2+2×0.25+0.20=0.9m ＜L=2.0m ，bcy=0.6+2×0.25+0.2=1.3m ＜2.2L=2.2×2.0=4.4m ，b=2bcy/3+0.73L=2×1.3/3+0.73×2.0=2.33m 。

等效荷载q e =8M max1/(bL 2)=8×39.0/(2.33×2.02)=33.47kN/m 2。

双向板：轮压扩散面边长，ax=0.2+2×0.25+0.2=0.9m ，ay=0.6+2×0.25+0.2=1.3m ，轮压局部荷载P=1.3×60/(0.9×1.3)=66.67kN/m 2，查文献3可知四边简支双向板跨中X 向最大弯矩M xmax =0.1406Pa x a y =0.1406×66.67×
建筑应用中图分类号：TU973+.33
文献标识码：A
文章编号：1001-6945（2018）08-0076-02
Discussion on load design value of fire truck
Abstract:During the design of project,the load value of fire truck directly affects the economics of the project.Reasonable value not only ensures the safety of the structure,but also reduces the amount of materials and im⁃proves the economics of the structural design.
Key Words:fire truck load,load equivalent,reduction factor ZHANG Ping-ping REN Jia-fu SONG Fang-fang
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0.9×1.3=10.967kN·M ，Y 向最大弯矩M ymax =0.1234Pa x a y =0.1234×66.67×0.9×1.3=9.625kN·M ，则M max =10.967kN·M ，等效荷载q e =M max /(0.0368×L 2)=10.967/(0.0368×3.02)=33.11kN/m 2。

上述计算结果与规范值35kN/m 2基本一致。

由于消防车轮压位置和数量的不确定性，按实际计算比较复杂，按规范提出的荷载等效计算方法计算，本身就是一种近似简化，精确计算无实际工程意义，能满足工程精度即可。

为方便设计，文献2给出了满足工程设计要求的等效均布荷载计算表，如表1、表2（表2笔者按最小板跨为3.0m 重新调整计算），供设计者选择使用。

值得注意的是，当板面覆土厚度≤0.25m 时表中计算值不考虑覆土对轮压的扩散影响。

当覆土厚度≥2.5m 时轮压按车身投影范围内的平均重量取值，此时考虑覆土厚度的调整系数为11.3/35=0.32，其他覆土厚度按线性插值确定。

3荷载折减
规范[1]明确说明，作用在楼面上的活荷载，不可能
以标准值的大小同时满布在所有楼面上，因此设计梁、墙柱和基础时，考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况，允许按楼面荷载标准值乘以折减系数。

消防车荷载为活荷载，设计时同样可予以折减。

对于构件设计消防车荷载在考虑覆土厚度调整的基础上仍可考虑折减系数，两次调整可叠加。

表3列出各构件设计时考虑消防车荷载折算情况汇总表。

设计基础时可不考虑消防车荷载的作用，表中用“不涉及”表示。

应该指出，目前的程序计算中，消防车荷同其它活荷载一样，无法独立参与荷载组合的，所以在计算时，各构件应按表3调整后的消防车荷载值分别计算，分别配筋设计。

另外，消防车的组合值系数为0，即活荷载按消防车荷载输入计算时不考虑构件的挠度和
裂缝。

应当注意，当覆土较厚时，调整后的消防车荷
载值与普通活荷载（如考虑地面堆载时的活荷载为10kN/m 2）值二者大小相当，按普通荷载设计时应考虑挠度和裂缝，此时配筋设计应按二者包络确定。

4结语
消防车荷载作用具有不确定性，精确计算较为复杂。

结构设计时若与建筑合理配合，通过小区规划设计合理安排消防车通行和扑救区域，并且考虑覆土厚度及构件设计的相关折减，可最大限度降低材料用量，也最为经济。

对于消防车荷载大小的确定，应按规范[1]要求合理确定：
①对于超过规范给定范围值时，消防车荷载可通内力等效的原则，把局部荷载换算为等效均布（满布）荷载；②消防车荷载确定时可同时考虑覆土厚度和板计算跨度的影响；③对于不同的结构构件应考虑不同的活荷载折减系数；④计算基础时可不必考虑消防车荷载作用。

参考文献：
[1]GB5009-2012.建筑结构荷载规范[S].北京：中国
建筑工业出版社,2012.
[2]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].中国建筑
工业出版社.北京：中国建筑工业出版社,2009.[3]浙江大学.建筑结构静力计算实用手册[M].中国
建筑工业出版社.北京：中国建筑工业出版社,2009.收稿日期：2018-7-10
表
1300kN 消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值/kN/m 2
表2300kN 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值/kN/m 2
表3构件设计时消防车荷载调整汇总表
建筑应用
全国墙体屋面及道路用建筑材料标准化委员会、中国建材检验认证集团西安有限公司发文，就国家标准GB /T13545-2014《烧结空心砖和空心砌块》中5.5.2条规定做了说明，“在空心砖和空心砌块的外壁内侧宜设置有序排列的
宽度或直径不大于10mm 的壁孔，壁孔的孔型可为圆孔或矩形孔，参见附录B 。

此条款使用“宜”，而非“应”，是建议空心砖和空心砌块产品设置有排列的壁孔，且宽度或直径不大于10mm 。

若产品无壁孔，也符合此标准，不能判定该产品不符合标准要求。

关于国家标准GB/T13545-2014《烧结空心砖和空心砌块》中壁孔设置的说明
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