地下室頂板消防車活荷載的設(shè)計取值探討

董鵬聰 孫丹

摘要：隨著城市用地的緊張，地下空間得到了充分使用。在現(xiàn)代建筑中，往往會開辟出地下的1～3層作為地下室。為滿足整體規(guī)劃需要，這些地下室的頂板上往往會覆土以滿足綠化、管網(wǎng)埋設(shè)及消防通行等要求。其中消防通行的需要決定了頂板在設(shè)計中必須考慮消防車活荷載的取值，而規(guī)范對有覆土情況下的取值并不明確。因此研究地下室頂板上消防車活荷載的取值問題具有重大的意義。本文首先分析了目前地下室頂板消防車活荷載的設(shè)計取值中存在的問題，并對其中的設(shè)計取值計算問題進行了探討。

關(guān)鍵詞：地下室；頂板；消防車荷載；取值

Abstract: with the urban tension, underground space has made full use of. In the modern buildings, often can hew out underground 1 ~ 3 layer as the basement. To meet the overall planning needs, the basement roof tend to earth up to meet the greening, network embedded and fire for passing. The fire going need to decide the roof in the design must consider truck live load values, but the standard of overlying soil under the condition of value is not clear. So the basement roof truck live load values of the problem is of great significance. This paper first analyzes the present basement roof truck live load values of the design problems in it, and the design value calculation problem is discussed.

Key words: the basement; Roof; Fire truck load; value

中圖分類號：TU998.1文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

一、目前地下室頂板消防車活荷載的設(shè)計取值中存在的問題

在目前城市建設(shè)的項目中，主要以高層住宅建筑居多，其中絕大部分都需要設(shè)置大面積的地下停車場，地下室頂板往往作為小區(qū)綠化層的底板，綠化層通常情況覆土較厚，上部植被及環(huán)境荷載較大，綠化層內(nèi)設(shè)備管線布置較多 住宅建筑的消防車荷載與后期綠化荷載重合。設(shè)計人員在工作中，關(guān)于建筑地下室頂板消防車荷載取值的計算，以下問題較為常見：

（一）跨度的問題

所謂消防車荷載，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定，是指輪壓直接作用于樓板上的等效均布荷載，因而與樓板的跨度是有著直接關(guān)系的?，F(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：“單向板的樓蓋(板垮不能小于2米)消防車荷載標準值為35.0kN/m2；雙向板樓蓋(板跨不能小于6米×6米)和無梁樓蓋(柱網(wǎng)尺寸小于6米×6米)消防車荷載標準值為20.0kN/m2”規(guī)范的規(guī)定較為片面，較多設(shè)計者往往會覺得較難對實際設(shè)計中各種復(fù)雜情況一一加以區(qū)別取值，于是在實際設(shè)計中通常會不管具體情況，單向板一律取值35.0kN/m2 ，雙向板一律取20kN/m2 ，但往往忽略規(guī)范規(guī)定的前提。例如雙向板是需要板跨不得小于6×6米的。對于小跨的次梁或跨度小于6米的主梁，就會留下安全隱患。

（二）覆土層的問題

根據(jù)規(guī)范說明，我們應(yīng)該按照輪壓值擴散，直接運用規(guī)范里面所示的值擴散是不對的。所以，不考慮覆土層的厚度，不計算不利輪壓，將土重與規(guī)范規(guī)定的消防車荷載機械疊加，是容易犯的錯誤。

（三）對消防車荷載的折減問題

根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，消防車荷載在設(shè)計基礎(chǔ)的時候，單向板取值0.5，雙向板與無梁樓蓋取值0.8；在設(shè)計樓蓋梁的時候，前者取0.6，后者則取0.8。所以，使用軟件計算的時候，需要勾選選項荷載折減，如果不選，在荷載輸入的時候應(yīng)該折減。

（四）關(guān)于消防車活荷栽的取值結(jié)構(gòu)專業(yè)

對于消防車等效活荷載的取值一直廣受爭議，主要原因是目前荷載規(guī)范關(guān)于消防車活荷載的取值沒有考慮到頂板的覆土影響。板跨僅限定單向板不小于2米，雙向板不小于6米。但是影響著消防車活荷載的因素有很多，譬如消防車的排列規(guī)格、覆土的厚度以及荷載的性質(zhì)等等。對于這個問題，可以得出這樣的結(jié)論：覆土層厚度增加，等效活荷載值就降低，板跨尺度增加，等效活荷載數(shù)值同樣降低。

二、地下室頂板消防車活荷載設(shè)計取值的方法

（一）綜合考量各方面影響因素

根據(jù)消防車主要的技術(shù)指標，結(jié)合目前大多數(shù)城市住宅建筑的高度一般在3O米以上，建筑面積較大的情況，應(yīng)該考慮重型的消防車3O噸的滿載重量。當火災(zāi)發(fā)生的時候，為了快速有效地撲滅火災(zāi)，消防隊一般不只出動一輛，有時候七八輛，甚至更多。因而也應(yīng)該考慮到多輛車荷載這種情況。所以，我們在進行消防車荷載取值的時候，應(yīng)該綜合考慮到住宅建筑的高度，面積等因素。

（二）關(guān)于住宅建筑消防車荷載的折減問題

要特別指出的是，現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表中4.1.1規(guī)定的消防車荷載均為直接作用在樓面上的荷載，僅可用于樓面板設(shè)計計算，用于樓面粱、墻、柱及基礎(chǔ)計算時的荷載須按荷載規(guī)范4.1.2條相應(yīng)項進行折減。一般情況，住宅建筑地下室會設(shè)計成雙向樓板，主梁跨度往往都大于6米，主梁設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)建筑工程的實際情況，結(jié)合覆土層的厚度的擴散作用，取規(guī)范4.1.2-3)折減系數(shù)進行主梁設(shè)計計算。但次梁及樓板設(shè)計時，應(yīng)注意到，通常的地下室頂板次梁梁格一般在2～3米左右．應(yīng)按實際小板跨考慮覆土擴散后計算消防車輪壓等效荷載，然后再按規(guī)范4.1.2-3)折減荷載后進行設(shè)計。考慮折減系數(shù)后．可以減少梁與板構(gòu)件等的高度以及配置鋼筋的量，不但可以增加地下停車場的使用高度，而且能夠適當減低建筑工程的工程造價。因此，正確考慮折減系數(shù)也是消防車荷載設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（三）考慮消防車荷載對住宅建筑的管溝壁的影響

按照消防車輪壓荷載最不利于地下管道和溝壁的情況布置，將輪壓荷載與均布土層厚度進行換算，計算因為等代土層而引起的角度破裂。通過迭代計算，從而得到由于管溝及側(cè)壁后的填土破壞引起的土側(cè)最大壓力。

（四）地下室頂板消防車活荷載的計算問題

1、計算依據(jù)

依據(jù)《荷載規(guī)范》，消防車應(yīng)按照車全重300kN、最大輪壓為P=60kN、輪胎著地尺寸為0.6m×0.2m考慮，而車具體尺寸應(yīng)按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTJ021-89)(以下簡稱《公路規(guī)范》)的規(guī)定，如下圖布置?？v向布置應(yīng)選取《公路規(guī)范》中汽車-20級車隊。

300kN 汽車的平面尺寸

2、車隊、車道的選取

按照JTG D6022004中汽車—20 級車隊布置，300 kN車臺與前、后車相距至少10 m ，故沿車道縱向范圍同一板跨只需考慮一臺消防車的荷載即可；根據(jù)JTG D6022004規(guī)定，僅當車道寬度大于9m時才考慮按三列車隊布載。三列車隊以下無需考慮汽車荷載折減，而小區(qū)內(nèi)消防道通常都不會大于9m，故此計算中沿道路橫向范圍僅分析一、二列車隊的荷載作用即可，汽車的橫向布置如下圖。

2臺300kN汽車并排的橫向布置

等效均布活荷載的計算方法及結(jié)果

《荷載規(guī)范》附錄B樓面等效均布活荷載的確定辦法中規(guī)定，考慮墊層擴散作用后的局部荷載的計算寬度為：

Bx=bcx+2S+h；by=bcy+2S+h

實際上，上式僅適用于當墊層擴散角θ= 45°時的情況；當擴散角θ≠45°時，公式應(yīng)為：

bx=bcx+2S×tanθ+h；by=bcy+2S×tanθ+h

式中：bx，by 為荷載作用面在兩個方向的計算寬度；bcx，bcy為荷載作用面在兩個方向的寬度，此處則為輪胎著地尺寸；S為墊層厚度,此處則為覆土層厚度；h為板厚，θ為墊層擴散角。

對于θ的取值，《荷載規(guī)范》中并無相應(yīng)規(guī)定，一般情況下取θ= 45°,而該情況僅適用于墊層為混凝土等剛性墊層，當墊層為回填土等柔性墊層時無疑過大，而實際工程中，絕大部分為回填土柔性墊層，因此θ取值可參照《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中附錄C 規(guī)定取θ= 35°。

為免除繁瑣的計算過程，提高工作效率，設(shè)計過程中常規(guī)情況下的地下室單向板取值長可參考下表：

消防車輪壓作用下單向板的等效均布荷載值(kN/m2)

地下室雙向板取值長可參考下表：

消防車輪壓作用下雙向板的等效均布荷載值(kN/m2)

結(jié)語

總而言之，消防車荷載的問題決定著住宅建筑建設(shè)的經(jīng)濟性和可靠性，準確的消防車荷載能夠保證住宅建筑在出現(xiàn)火警的情況下，消防車隊能夠快速安全進入進行撲滅工作，保障人民群眾的人身財產(chǎn)安全。因此要重視對地下室頂板消防車活荷載的設(shè)計取值計算，從工作量的角度來看，可能設(shè)計員的計算方面會有所增加，但是，準確的設(shè)計會大大降低部分結(jié)構(gòu)造價，因為精細的設(shè)計，混凝土和鋼筋的用量會顯著減少?？傮w來看，是符合經(jīng)濟效益的，并且也會帶來良好的社會效益。

參考文獻

[1]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)[S].中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）[S].人民交通出版社，2004.

[3]城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（CJJ105-2005）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[4]蘭翃,朱禛峰.地下室頂板樓蓋梁、板消防車荷載取值探討[J].建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計，2010.2.