地下室顶板大跨度双向板消防车活荷载取值探讨

GXF360 2019-09-24

展开全文

随着经济的发展，人们对于地下空间的应用越来越广泛，地下室的跨度也越来越大，地下室顶板地面常用于建筑的花园绿化或道路。根据消防要求，地下室顶板常常要承受消防车荷载。而在《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）[1]（以下简称《荷载规范》）中规定的消防车活荷载标准值，单向板楼盖为35kN/m2，双向板楼盖（板跨≥6m×6m）和无梁楼盖（柱网尺寸≥6m×6m）为20.0kN/m2。若设计中统一采用规范规定的荷载，会使结构的配筋很大，超出混凝土构件的经济配筋率。

实际上，地下室顶板以上有一定深度的覆土，消防车的荷载经过覆土的折减扩散作用，最终作用于顶板上的荷载会比《荷载规范》中规定的小许多[2]，根据《荷载规范》中5.1.1条的注3规定“消防车活荷载是适用于满载总重为300kN的大型车辆；当不符合本表的规定时，应将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”。现在对于消防车荷载已有系统的研究，如文献[3]中对1辆或2辆消防车作用下单向板和双向板等效活荷载进行了较为详尽的计算。但对于大跨度的双向板在2辆或3辆消防车作用下的等效活荷载还没有较为详尽的研究，本文主要针对这一部分进行研究。

1 计算依据

根据《荷载规范》5.1.1条的条文说明，消防车活荷载适用于满载总重为300kN的大型车辆，故采用《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）[4]10.0.2条规定的城-B级标准载重汽车，因在现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）中无300kN汽车的尺寸和横向布置，故计算中参考已废止的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 029—89）[5]2.3.1条规定的汽车-20级中300kN汽车的技术指标，其主要技术指标见表1，平面布置如图1所示。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 029—89）2.3.1条中汽车-20级车队的纵向排列，纵向计算时仅考虑1辆车，横向计算时根据跨度考虑2辆车或3辆车共同作用的情况。计算时仅考虑后轮的作用，单个轮压标准值按照表1取为60kN。

图1 城-B级标准车辆纵向和平面布置

表1 城-B级标准车主要技术指标kN

车轴编号轴重轮重总重1 60 30 2 120 60 300 3 120 60

2 消防车局部竖向压力标准值计算

消防车轮压标准值局部荷载在覆土层中的扩散影响参照文献[6]中的方法计算，单排多个轮压的传递分布图如图2所示，两排多个轮压的传递分布图如图3所示。计算公式为：

单排多个轮压：

两排多个轮压：

钻孔部分：由于钻头加工内孔效率高的特性，该刀具的钻孔局部依然采用直槽钻的构造，刃部加工出的切屑由排屑槽排出。钻孔局部完成孔的粗加工工序，加工出的孔的面粗度较差，尺寸精度不高，为后续的铰孔工序做好预备工作。

式中：qvk为第i个轮压经过覆土层扩散后传递至楼板顶面的局部竖向压力标准值（kN/m2）；Qvi，k为第i个轮压标准值（kN）；ai为第i个轮压的着地长度（m）；bj为第 j个轮压的着地宽度（m）；dbj为沿车轮着地宽度方向，相邻2个车轮间的净距（m）；da为沿车轮着地长度方向，相邻2个车轮间的净距（m）；H为自覆土层地面至楼板顶面的深度（m）；μ为动力系数，可按表2采用；θ为垫层扩散角，刚性垫层取45°，柔性垫层取 35°。

表2 消防车轮压动力系数

覆土层厚度/m 动力系数μ 覆土层厚度/m 动力系数μ 覆土层厚度/m 动力系数μ 0.25 0.3 1.3 1.25 0.4 0.5 1.2 1.15 0.6 0.7 1.05 1

图2 单排多个轮压的传递分布图

图3 两排多个轮压的传递分布图

通过上述方法计算得到不同埋深处消防车荷载的竖向压力标准值见表3。

表3 不同埋深处消防车荷载的竖向压力标准值

注：①根据工程实际情况，当覆土深度较小（0m～0.25m）时，按刚性垫层考虑，其他情况按柔性垫层考虑。

覆土深度H/m 2车并列竖向压力标准值/（kN·m-2）0.0 45 650.00 0.2 45 130.00 0.5 35 58.96 0.8 35 30.09 1.0 35 23.18 1.2 35 20.38 1.5 35 17.07 1.8 35 14.52 2.0 35 13.14 2.2 35 11.95扩散角度①/°3车并列竖向压力标准值/（kN·m-2）扩散角度①/°650.00 2.5 35 130.00 2.8 35 58.96 3.0 35 30.09 3.2 35 24.00 3.5 35 21.35 3.8 35 18.18 4.0 35 15.71 4.2 35 14.35 4.5 35 13.17覆土深度H/m 2车并列竖向压力标准值/（kN·m-2）3车并列竖向压力标准值/（kN·m-2）10.45 11.66 9.23 10.41 8.53 9.70 7.91 9.05 7.10 8.20 6.41 7.47 6.00 7.04 5.64 6.65 5.15 6.11

3 荷载等效依据

双向板的等效荷载根据《荷载规范》附录C中C.0.6条规定，采用4边简支板进行计算，计算简图如图4所示，按绝对最大弯矩等值来确定。

图4 板计算简图

梁等效荷载按简支梁进行计算，车辆行驶方向和位置如图5所示，分别考虑车辆行驶过程中梁的最大弯矩和剪力进行等效。

柱等效荷载按车辆行驶过程中产生的最大轴力进行等效。

本文提出的评价过程评价包括以下内容：第一，在评价期间将回答的评价问题；第二，回答这些问题所需的信息；第三，如何收集信息，特别是信息的来源和收集工具或方法；第四，说明分析数据的方法ED或合成为有意义的结果；第五，规划将作为评价结果采取的行动。基本上，在这个阶段完成的计划是对第一阶段回答的问题的进一步阐述。在完成此步骤时，计划应该足够具体和详细，以便为进行整个评估提供指导。

图5 梁、柱等效荷载计算时荷载位置

4 计算结果

依据上述等效原则，计算得到不同覆土深度6m，8m，10.5m 3种跨度的双向板、梁、柱在2辆或3辆消防车荷载作用下的等效活荷载，见表4～表5。

表4 不同埋深处梁、板、柱在2辆消防车荷载作用下等效均布活荷载

注：①表中板的等效荷载考虑了跨中最大弯矩的等效，梁等效荷载分别考虑了梁最大弯矩和剪力的等效，取二者的较大值，柱的等效荷载考虑了柱最大轴力的等效；②表中折减系数为梁或柱的等效荷载与相应板等效荷载的比值。

覆土深度H/m梁柱梁柱梁柱荷载值折减系数荷载值折减系数② 荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数0.0 30.5 21.2 0.69 11.4 0.37 24.0 13.8 0.58 7.21 0.30 17.5 9.3 0.53 4.53 0.26 0.2 29.6 20.9 0.71 11.4 0.39 23.4 13.9 0.59 7.21 0.31 17.1 9.3 0.55 4.53 0.26 0.5 25.7 18.3 0.71 10.1 0.39 20.5 12.1 0.59 6.37 0.31 14.7 8.1 0.55 4.01 0.27 0.8 23.6 17.4 0.74 9.7 0.41 19.4 11.0 0.56 6.17 0.32 14.5 7.6 0.53 3.89 0.27 1.0 19.1 14.7 0.77 8.4 0.44 16.0 9.6 0.60 5.35 0.33 12.2 6.5 0.53 3.40 0.28 1.2 17.5 13.9 0.80 8.1 0.46 14.9 9.2 0.62 5.24 0.35 11.6 6.3 0.55 3.35 0.29 1.5 15.4 13.1 0.85 7.7 0.50 13.5 8.6 0.64 5.08 0.38 10.8 6.1 0.57 3.27 0.30 1.8 13.7 12.0 0.88 7.4 0.54 12.1 8.4 0.69 4.92 0.41 9.9 5.9 0.60 3.20 0.32 2.0 12.6 11.4 0.91 7.2 0.57 11.3 7.9 0.70 4.81 0.43 9.5 5.7 0.61 3.15 0.33 2.2 11.6 10.9 0.94 6.9 0.60 10.5 7.7 0.73 4.70 0.45 9.0 5.6 0.62 3.10 0.34 2.5 10.3 9.9 0.96 6.6 0.64 9.5 7.3 0.76 4.55 0.48 8.3 5.3 0.63 3.02 0.36 2.8 9.1 9.1 1.00 6.3 0.69 8.7 6.9 0.79 4.40 0.51 7.7 5.1 0.66 2.95 0.38 3.0 8.4 8.5 1.01 6.0 0.72 8.1 6.6 0.82 4.29 0.53 7.3 5.0 0.68 2.90 0.40 3.2 7.9 8.0 1.01 5.8 0.74 7.6 6.4 0.84 4.19 0.55 6.9 4.7 0.68 2.86 0.41 3.5 7.1 7.3 1.02 5.5 0.78 6.9 6.0 0.87 4.05 0.59 6.4 4.5 0.71 2.78 0.44 3.8 6.4 6.7 1.05 5.2 0.81 6.3 5.6 0.89 3.90 0.62 5.9 4.3 0.74 2.71 0.46 4.0 6.0 6.3 1.05 5.0 0.84 5.9 5.4 0.90 3.80 0.64 5.6 4.2 0.75 2.67 0.47 4.2 5.6 6.0 1.06 4.8 0.86 5.6 5.1 0.92 3.71 0.67 5.3 4.1 0.77 2.62 0.49 4.5 5.2 5.5 1.07 4.5 0.88 5.1 4.8 0.94 3.57 0.71 5.0 3.9 0.79 2.56 0.52 6m跨等效荷载①/（kN·m-2）8m跨等效荷载/（kN·m-2）10.5m跨等效荷载/（kN·m-2）板板板

表5 不同埋深处梁、板、柱在3辆消防车荷载作用下等效均布活荷载

覆土深度H/m 梁柱梁柱荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数0.0 25.4 16.4 0.65 9.44 0.37 20.2 11.3 0.56 6.17 0.31 0.2 24.9 16.4 0.66 9.43 0.38 19.8 11.2 0.57 6.17 0.31 0.5 21.8 14.4 0.66 8.34 0.38 17.5 9.9 0.57 5.46 0.31 0.8 19.9 13.6 0.69 7.95 0.40 16.5 9.3 0.57 5.22 0.32 1.0 16.8 12.0 0.71 7.03 0.42 14.1 8.2 0.58 4.65 0.33 1.2 15.7 11.5 0.73 6.87 0.44 13.3 8.0 0.60 4.57 0.34 1.5 14.4 11.0 0.77 6.64 0.46 12.3 7.8 0.63 4.46 0.36 1.8 13.1 10.5 0.80 6.41 0.49 11.3 7.4 0.66 4.35 0.39 2.0 12.3 10.1 0.82 6.26 0.51 10.7 7.2 0.67 4.28 0.40 2.2 11.6 9.8 0.84 6.11 0.53 10.2 7.1 0.70 4.21 0.41 2.5 10.6 9.2 0.87 5.89 0.56 9.4 6.8 0.72 4.10 0.43 2.8 9.7 8.7 0.90 5.67 0.58 8.8 6.5 0.74 4.00 0.46 3.0 9.2 8.4 0.91 5.54 0.60 8.3 6.3 0.76 3.93 0.47 3.2 8.7 8.1 0.93 5.39 0.62 7.9 6.2 0.78 3.86 0.49 3.5 8.0 7.6 0.96 5.19 0.65 7.4 6.0 0.81 3.76 0.51 8m跨等效荷载/（kN·m-2）10.5m跨等效荷载/（kN·m-2）板板

表 5（续）

覆土深度H/m 梁柱梁柱荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数荷载值折减系数3.8 7.3 7.2 0.97 4.98 0.68 6.9 5.7 0.83 3.66 0.53 4.0 7.0 6.8 0.98 4.85 0.70 6.6 5.6 0.85 3.59 0.55 4.2 6.6 6.5 0.99 4.79 0.73 6.3 5.4 0.86 3.53 0.56 4.5 6.0 6.1 1.02 4.53 0.76 5.9 5.2 0.88 3.43 0.58 8m跨等效荷载/（kN·m-2）10.5m跨等效荷载/（kN·m-2）板板

5 结果分析

通过上述计算结果可以看出，考虑2辆消防车的情况下，覆土深度为0时6m跨的板等效荷载为30.5 kN/m2，大于规范的20 kN/m2，说明规范中考虑的只是单辆消防车的荷载，故在设计过程中，当跨度较大时可能有多辆消防车共同作用，统一采用规范中的20 kN/m2是不安全的，而随着覆土深度的增加，采用20 kN/m2反而会造成较大浪费，但当覆土深度较小时采用工程师常用的10kN/m2反而偏小，使设计偏于不安全，因此设计过程中应根据实际的跨度和覆土深度具体计算，本文所提供的板等效荷载可为设计提供一个参考，当覆土深度＞4.5m时，直接采用4.5m处相关数据即可。

梁和柱等效荷载的计算结果可为设计过程中梁柱的等效荷载取值提供参考，可直接应用表4和表5中的计算结果进行设计。同时，还可根据计算结果中的折减系数，直接将板等效荷载进行折减应用于梁、柱荷载的计算，为方便应用，现将表4和表5中结果进行整理，得到的结果见表6，设计过程中可参照其中数据对梁柱荷载进行折减，这样在保证安全性的前提下，又可取得较好的经济效益。

农业高新技术企业是常州市农业科技创新工作的主要力量，对加快农业结构调整、提高农业整体效益、推动传统农业的改造与升级，支撑现代农业发展，具有十分重要的意义。目前，常州市共授牌农业高新技术企业86家，经营范围覆盖苗种、畜牧、水产、园艺、饲料、农机、休闲农业等领域。2017年，全市农业高新技术企业共申请专利25项，获得专利授权7项。

车身侧面最动人的无疑是SAV标志性的车身比例。相比上一代车型，全新BMW X5尺寸全面加大，轴距比前代车型长42毫米，由此带来了更加舒展的车身。同时精确的腰线从后门处上扬，构成了富有力量感的肩部特征，并与伸展到侧翼的3D立体悬浮LED尾灯相融合，展现了富有艺术气息的科技感和雕塑感。环顾全新BMW X5不难发现它散发着X家族强劲、清晰而精确设计特征，让时尚感与豪华感并存。

为验证香辣香菇风味酱品质的稳定性，按最优配方制作香菇酱共3批，进行感官评价，平均得分为98分，均高于正交试验其他组试验得分，因此确定最优配方为每100 g干香菇，加入黄豆酱80 g、食盐10 g、菜籽油200 mL。该配方制得的香菇酱色泽油亮鲜艳，香味浓郁，味道鲜香麻辣，口感层次分明，验证试验结果见表5。

表6 梁柱消防车等效荷载折减系数

覆土深度H/m 3辆消防车6m跨折减系数 8m跨折减系数 10.5m跨折减系数 8m跨折减系数 10.5m跨折减系数梁柱梁柱梁柱梁柱梁柱2辆消防车0.0～1.5 0.85 0.50 0.70 0.40 0.60 0.35 0.80 0.50 0.65 0.40 1.5～3.0 1.00 0.75 0.85 0.55 0.70 0.40 0.90 0.60 0.75 0.45 3.0～4.5 1.00 0.90 1.00 0.70 0.80 0.55 1.00 0.75 0.90 0.60