消防車荷載的設(shè)計(jì)探討

朱津明

山東天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276000

在建筑市場(chǎng)不斷發(fā)展的形勢(shì)之下，地下室設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了建筑工程的必備項(xiàng)目，且規(guī)模也在逐步變大，功能也變得愈發(fā)繁雜。由于地下室在整個(gè)項(xiàng)目投資之中的占比相對(duì)較大，因此一直都是開發(fā)商要求實(shí)施成本控制的關(guān)鍵所在。

1 消防車活荷載作用特點(diǎn)

1.1 偶然性

對(duì)于住宅小區(qū)，辦公樓，商場(chǎng)等一般民用建筑物只有在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，消防車才會(huì)出動(dòng)進(jìn)行撲救，此時(shí)地下室頂板才會(huì)承受消防車荷載。建筑物發(fā)生火災(zāi)的概率往往都很小屬于偶然事件，所以可以將消防車荷載按偶然荷載考慮，即對(duì)于承載力極限狀態(tài)，消防車活荷載不應(yīng)參與荷載的基本組合，而是按偶然組合計(jì)算，參見《荷載規(guī)范》3.2.6條，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0，也不用考慮其與其他偶然荷載同時(shí)組合的工況[1]。

1.2 短暫性

消防車荷載短暫性特點(diǎn)是指其作用時(shí)間較短，一般而言，從消防車趕到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)至結(jié)束離開至多幾個(gè)小時(shí)，這相對(duì)于結(jié)構(gòu)的整個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期而言是非常短暫的，所以在進(jìn)行荷載組合時(shí)應(yīng)考慮消防車活荷載這一特征，即對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，消防車活荷載不參與荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，而是按頻遇組合計(jì)算，參見《荷載規(guī)范》3.2.9條。

1.3 局部性

由于消防車自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其荷載并不是滿鋪?zhàn)饔迷诘叵率翼敯迳系?，而是通過輪壓再經(jīng)過覆土層應(yīng)力擴(kuò)散后作用于頂板某一區(qū)域的局部荷載。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)可以將消防車活荷載按《荷載規(guī)范》附錄 C 方法換算為等效均布活荷載，但需要注意的，對(duì)于消防車在撲救工作面上進(jìn)行滅火操作時(shí)還應(yīng)考慮支架反力的局部作用對(duì)地下室頂板配筋進(jìn)行計(jì)算校核。

2 荷載等效計(jì)算

消防車荷載實(shí)則就是以車輪壓作用在樓面之上的局部荷載，為了方便工程運(yùn)用，就得要進(jìn)行荷載效應(yīng)等效的理念來換算成為均布（滿布）荷載。規(guī)范之中將等效均布荷載的計(jì)算方式進(jìn)行明確，在通常情況之下，可以依照內(nèi)力的等值來進(jìn)行確定。連續(xù)梁、板的等效均布活荷載可以依照單跨簡支來予以計(jì)算。

例如：2m跨的單向板與和3m跨的雙向板來進(jìn)行計(jì)算，板厚200mm，板頂面層建筑做法s=250mm，以上功能在300KN級(jí)消防車，后軸輪壓F=60KN，輪壓面積在0.2m×0.6m，在考慮動(dòng)力系數(shù)為1.3，那么簡支單向板跨之中的最大彎矩Mmax1=FL/4=1.3×60×2.0/4=39.0kN·M2。

在輪壓著地面長方向與板跨垂直的時(shí)候，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。等效荷載qe=8Mmax1/（bL2）=8×39.0/（2.33×2.02）=33.47kN/m2。

雙向板：輪壓擴(kuò)散面邊長，ax=0.2+2×0.25+0.2=0.9m，ay=0.6+2×0.25+0.2=1.3m， 輪 壓 局 部 荷 載 P=1.3×60/（0.9×1.3）=66.67kN/m2，查文獻(xiàn)3可知四邊簡支雙向板跨中X向最大彎矩Mxmax=0.1406Paxay=0.1406×66.67×0.9×1.3=10.967kN·M，Y向最大彎矩Mymax=0.1234Paxay=0.123 4×66.67×0.9×1.3=9.625kN·M，則Mmax=10.967kN·M，等效荷載 qe=Mmax/（0.0368×L2）=10.967/（0.0368×3.02）=33.11kN/m2。

以上的計(jì)算結(jié)果和規(guī)范值35kN/m2基本相同。

因?yàn)橄儡囕唹翰课慌c數(shù)量發(fā)生不確定性的時(shí)候，依照具體計(jì)算對(duì)比繁雜，依照規(guī)范所提出的荷載等效計(jì)算方式來進(jìn)行計(jì)算，自身相對(duì)一類相對(duì)簡化，精準(zhǔn)計(jì)算之后并沒有實(shí)際性的意義，只要可以達(dá)到工程精度就可以了。

查《荷載規(guī)范》，按線性插值算得4.25×8.5m板跨的消防車活荷載qa=24.38KNkN/m2，1.0m覆土厚度影響折減系數(shù)為0.94，按公式（2）求出放大系數(shù)η=70/60=1.17，最后按公式（2）得出超重型消防車的等效均布活荷載qc=0.94×24.38×1.17=26.80kN/m2。

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，本人建議算法得出的超重型消防車等效均布活荷載值比按《荷載規(guī)范》附錄 C 方法的計(jì)算結(jié)果略大11% 左右，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全能夠保證且計(jì)算過程大大簡化，更方便實(shí)際工程應(yīng)用。按本文建議算法可以根據(jù)《荷載規(guī)范》快速得出不同頂板結(jié)構(gòu)形式，板跨及覆土厚度條件下超重型消防車的等效活荷載，相比前者而言，計(jì)算大大簡化，而且設(shè)計(jì)更精細(xì)、經(jīng)濟(jì)性更好[2]。

3 結(jié)語

目前，消防車荷載功能具備不確定性、精準(zhǔn)計(jì)算相對(duì)繁雜。那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候和建筑來統(tǒng)籌搭配，以小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)來科學(xué)化統(tǒng)籌消防車通行與撲救范圍，且還得要考慮到覆土厚度和構(gòu)件設(shè)計(jì)的折減，可以從根本之上來減小材料用量，這是最為經(jīng)濟(jì)合理化的。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義[3]。