消防车荷载的设计探讨

2020-11-27朱津明

商品与质量 2020年32期

关键词：消防车计算结果弯矩

朱津明

山东天河消防车辆装备有限公司山东临沂 276000

在建筑市场不断发展的形势之下，地下室设计已经成为了建筑工程的必备项目，且规模也在逐步变大，功能也变得愈发繁杂。由于地下室在整个项目投资之中的占比相对较大，因此一直都是开发商要求实施成本控制的关键所在。

1 消防车活荷载作用特点

1.1 偶然性

对于住宅小区，办公楼，商场等一般民用建筑物只有在发生火灾的时候，消防车才会出动进行扑救，此时地下室顶板才会承受消防车荷载。建筑物发生火灾的概率往往都很小属于偶然事件，所以可以将消防车荷载按偶然荷载考虑，即对于承载力极限状态，消防车活荷载不应参与荷载的基本组合，而是按偶然组合计算，参见《荷载规范》3.2.6条，荷载分项系数取1.0，也不用考虑其与其他偶然荷载同时组合的工况[1]。

1.2 短暂性

消防车荷载短暂性特点是指其作用时间较短，一般而言，从消防车赶到火灾现场至结束离开至多几个小时，这相对于结构的整个设计基准期而言是非常短暂的，所以在进行荷载组合时应考虑消防车活荷载这一特征，即对于正常使用极限状态，消防车活荷载不参与荷载的标准组合，而是按频遇组合计算，参见《荷载规范》3.2.9条。

1.3 局部性

由于消防车自身结构特点，其荷载并不是满铺作用在地下室顶板上的，而是通过轮压再经过覆土层应力扩散后作用于顶板某一区域的局部荷载。结构计算时可以将消防车活荷载按《荷载规范》附录 C 方法换算为等效均布活荷载，但需要注意的，对于消防车在扑救工作面上进行灭火操作时还应考虑支架反力的局部作用对地下室顶板配筋进行计算校核。

2 荷载等效计算

消防车荷载实则就是以车轮压作用在楼面之上的局部荷载，为了方便工程运用，就得要进行荷载效应等效的理念来换算成为均布（满布）荷载。规范之中将等效均布荷载的计算方式进行明确，在通常情况之下，可以依照内力的等值来进行确定。连续梁、板的等效均布活荷载可以依照单跨简支来予以计算。

例如：2m跨的单向板与和3m跨的双向板来进行计算，板厚200mm，板顶面层建筑做法s=250mm，以上功能在300KN级消防车，后轴轮压F=60KN，轮压面积在0.2m×0.6m，在考虑动力系数为1.3，那么简支单向板跨之中的最大弯矩Mmax1=FL/4=1.3×60×2.0/4=39.0kN·M2。

在轮压着地面长方向与板跨垂直的时候，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。等效荷载qe=8Mmax1/（bL2）=8×39.0/（2.33×2.02）=33.47kN/m2。

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/m2，查文献3可知四边简支双向板跨中X向最大弯矩Mxmax=0.1406Paxay=0.1406×66.67×0.9×1.3=10.967kN·M，Y向最大弯矩Mymax=0.1234Paxay=0.123 4×66.67×0.9×1.3=9.625kN·M，则Mmax=10.967kN·M，等效荷载 qe=Mmax/（0.0368×L2）=10.967/（0.0368×3.02）=33.11kN/m2。

以上的计算结果和规范值35kN/m2基本相同。

因为消防车轮压部位与数量发生不确定性的时候，依照具体计算对比繁杂，依照规范所提出的荷载等效计算方式来进行计算，自身相对一类相对简化，精准计算之后并没有实际性的意义，只要可以达到工程精度就可以了。

查《荷载规范》，按线性插值算得4.25×8.5m板跨的消防车活荷载qa=24.38KNkN/m2，1.0m覆土厚度影响折减系数为0.94，按公式（2）求出放大系数η=70/60=1.17，最后按公式（2）得出超重型消防车的等效均布活荷载qc=0.94×24.38×1.17=26.80kN/m2。

从以上计算结果可以看出，本人建议算法得出的超重型消防车等效均布活荷载值比按《荷载规范》附录 C 方法的计算结果略大11% 左右，结构设计安全能够保证且计算过程大大简化，更方便实际工程应用。按本文建议算法可以根据《荷载规范》快速得出不同顶板结构形式，板跨及覆土厚度条件下超重型消防车的等效活荷载，相比前者而言，计算大大简化，而且设计更精细、经济性更好[2]。