消防车等效荷载计算随想

1、文章编号:100926825(20081320078203消防车等效荷载计算随想收稿日期:2008201213作者简介:谢青吟(19722,女,工程师,福建中城建建筑设计研究院,福建福州350001谢青吟摘要:阐述了建筑结构荷载规范中关于消防车活荷载取值的规定,结合具体工程实例,探讨了在地下室顶板设计中如何对消防车的活荷载进行合理取值,从而使地下室的造价得以减少,达到合理、经济的目的。关键词:等效荷载,局部荷载,建筑结构,消防车,弯矩中图分类号:TU312文献标识码:A随着高层建筑的增多,无论是商住楼、办公楼、大型商场、住c.通过采取抗震构造措施,使构件自身具有大的延性和耗能能力。4非结构构件

2、与主体结构的关系及其两者之间的连接、材料与施工质量等1处理好非结构构件与主体结构的关系,可以防止附加震害,减少损失。在人流出入口、通道及重要设备附近要加强非结构构件与主体结构的可靠连接或锚固,避免倒塌伤人或砸坏重要设备;在砌体填充墙与框架或单层厂房柱之间采用柔性连接或彼此脱开,且避免不合理的设置而导致主体结构的破坏。例如:框架或单层厂房柱间的填充墙不到顶,使这些柱子变成短柱,许多震害表明这些短柱在地震中极易破坏,应予以重视。为确保结构的整体性,各构件之间的连接必须可靠,符合一些要求:a.构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力,当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变。b.预埋件的

3、锚固承载力不应低于连接件的承载力。c.装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。d.预应力混凝土构件的预应力筋,宜在节点核心以外锚固。2抗震结构在材料选用、施工质量,特别是材料的代用上有特殊的要求,因此材料的性能指标应符合规范的要求。在混凝土结构施工中,当缺乏设计规定的钢筋规格型号而需用另外规格型号代替时,应注意不宜以屈服强度高的钢筋代替原设计中的主要钢筋。当需要替换时,宜按照构件截面实际屈服强度进行换算,并应注意替代后的构件截面屈服强度不应高于截面原设计的屈服强度,这样可以避免薄弱部位的转移,以及构件在有影响的部位混凝土发生脆性破坏,如混凝土被压碎、剪切

4、破坏等。按上述等承载力原则换算,还应注意由于钢筋的强度与直径改变影响正常使用阶段的挠度和裂缝宽度,以及最小配筋率和钢筋间距等构造要求。通过执行新抗震规范中的各项规定来保证抗震概念设计的完成。通过遵循抗震概念设计的原则,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能,如果概念设计不适宜于抗震,那么不管多“精密”的计算也无济于事。地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计,做到以下几点:1结构功能与外部条件一致,并与技术经济相协调;2充分发展先进的设计理念;3更好地解决和处理好结构抗震上的构造措施;4利用定量的计算进行抗震分析,并用概念

5、设计来判断计算的合理性。参考文献:1G B 5001122001,建筑抗震设计规范S.2郭继武.建筑抗震设计M .北京:高等教育出版社,1999.3万利军.论结构抗震的几种方法J .山西建筑,2006,32(24:76277.The conception design in the design of architectural structural anti 2quakeZHANG Da 2w ei GU O Li 2ying YU X ue 2zhiAbstract :Through the investment and research on the damage of earthqua

6、ke long time ,it puts forward the definition of conce ption design ,and aiming at the importance of conception design it sums up the main content of architectural structural anti 2quake conception design ,and this has important meaning to get the architectural structural anti 2quake design reasonabl

7、y of structural designers.K ey w ords :conception design ,architectural structure ,rigidity ,bearing ,anti 2quake design87第34卷第13期2008年5月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE地下室底板的标高就要相应下降,地下室的埋深也随之加深,地下室的造价自然就随之加大。当地下室顶板覆土较厚时,按荷载规范取值显然是不合适的,因为覆土已将消防车轮压局部荷载基本扩散为均布荷载了。 当覆土足够厚时消防车荷载可按如表1所示取值。表1消防车荷载取值4.256.348.511.

8、2511.38覆土足够厚是指消防车轮压的荷载通过土体的扩散,达到可以按其合理投影面积内的平均荷重考虑的情况,而覆土足够厚的表现形式应是轮压荷载相互重叠。足够的覆土厚度数值应根据工程经验确定。当无可靠设计经验时,可按后轴轮压的扩散面积不小于荷重比例划分的汽车投影面积确定。下面就结合具体工程18000m 2,上部15幢楼的一个大底盘,各单幢之间的地下室顶板采用预应力板的形式。覆土通道宽4m 。目前国内最大型消防车满载重量为300kN ,其平面尺寸见图1。若2辆消防车并排停泊,则最小宽度应为5.6m ,所以4.0m的消防通道只能停1辆消防车。300kN 的汽车后轴轮压占全车重量的80%,前轴轮压占全

9、车重量的20%,前轮每个轮压是300×20%×50%=30kN ,后轮每个轮压是300×80%×25%=60kN 。当消防车后轮压在板跨中时是最不利的情况,后轮着地的宽度及长度为0.6×0.2,轮压在覆土直的扩散角可取30°35°。B ty =1.4+0.6=2m ;B tx =0.2m ;B ay =B ty +2s tg+h 。其中,为扩散角,取30°h 为顶板厚度;s 为覆土厚度。B cy =3.456m ;B cx =3.25m 。当跨中停1辆消防车时即4个后轮P =4×60=240kN 。局部荷

10、载:P/扩散面积=P/B cy B cx =240/(3.456×3.25=21.37kN/m 2。1取本工程中最典型的一块板8.2m ×6.8m ,由理正运算程序按板柱形式计算得到跨中弯矩为:M x =56.23kN m ,M y =42.44kN m 。a.计算简图(见图2。b.计算结果分析。单位说明:弯矩:kN m/m ;钢筋面积:mm 2/m 。垂直板边弯矩见表2。表2垂直板边弯矩值(一边号-290.30.326-290.391表3跨中弯矩值(一XY平行配筋方向垂直配筋方向3.583.38142.443注:跨中弯矩是在用户指定方向上跨中弯矩的最大值(以下同跨中弯矩见

11、表3。平行板边弯矩见表4。2根据理正计算程序,板跨中承受7kN/m 2的活荷载产生的跨中弯矩为:M x =58.101kN m ,M y =47.607kN m 。表4平行板边弯矩值(一边号-281.66748.684-290.3计算结果分析。单位说明:弯矩:kN m/m ;钢筋面积:mm 2/m 。垂直板边弯矩见表5。表5垂直板边弯矩值(二边号左中右1-363.977 2.558-358.8532-406.196 2.09-425.2373-363.960 2.592-358.8624-406.179 2.09-425.247跨中弯矩见表6。表6跨中弯矩值(二X Y 平行配筋方向垂直配筋方向

12、0.345 3.61347.607平行板边弯矩见表7。所以在板柱结构下,1辆消防车的等效活荷载可取7kN/m 2。3当板按四边简支的情况下,1辆消防车的局部荷载板跨弯矩为:M x =30.4kN m ,M y =25.8kN m 。计算结果分析见表8,表9。表8跨中弯矩值(三跨中水平D1080(982D1080(982表9四边弯矩值(一四边上下下下弯矩0面积919(0.31%919(0.31%919(0.31%919(0.31%实配D1080(982D1080(982D1080(982D1080(982注:弯矩单位:kN m/m ,配筋面积:mm 2/m ,构造配筋率:0.31%4若板跨中承受

13、7kN/m 2的活载时产生的弯矩为:M x =33.9kN m ,M y =45.1kN m 。表10跨中弯矩值(四跨中D1080(982D1080(982表11四边弯矩值(二四边上下下下弯矩0面积919(0.31%919(0.31%919(0.31%919(0.31%实配D1080(982D1080(82D1080(982D1080(982注:弯矩单位:kN m/m ,配筋面积:mm 2/m ,构造配筋率:0.31%97第34卷第13期2008年5月谢青吟:消防车等效荷载计算随想文章编号:100926825(20081320080202谈含钢量对钢筋混凝土构件收缩开裂的影响收稿日期:2008

14、201213作者简介:王国雄(19632,男,工程师,广州市第二建筑工程有限公司,广东广州510045王国雄摘要:分析了素混凝土的收缩开裂原理,由钢筋混凝土构件的含钢量入手,从原理上探讨了钢筋混凝土构件收缩开裂的原因,列举了由于含钢量太大造成的混凝土被拉裂的例子,最后提出了减少钢筋混凝土构件收缩开裂的方法。关键词:含钢量,收缩开裂,弹性模量,钢筋混凝土中图分类号:TU375文献标识码:A1素混凝土的收缩开裂原理混凝土是由水、细骨料、粗骨料和掺合剂等经搅拌、浇筑成型的一种人工石材。它是土木、建筑工程中应用极为广泛的一种建筑材料。在混凝土的凝固过程中,水泥的水化作用在表面形成凝胶体,水泥砂浆逐渐变

15、稠、硬化,并和粗骨料粘结成一整体。在此过程中,水泥水化形成水泥晶体,自由水分的蒸发使水泥砂浆失水收缩变形远大于粗骨料。此收缩变形差使粗骨料受压、砂浆受拉。这些应力场在截面上的合力为零,但局部应力可能很大,以致首先在骨料界面产生微裂缝,由于粗骨料和水泥砂浆的热工性能不同,水泥产生的水化热对两者产生影响的结果不同,两者的温度变形差受到相互约束而形成温度应力场,由于混凝土导热性能比较差,产生了比较大的温度梯度而放大了温度应力,当应力大于水泥砂浆的抗拉强度时,原料的微裂缝逐渐地延伸和扩展,并连通成为宏观裂缝,这就是大体积混凝土特别容易开裂的原因。2钢筋混凝土构件的收缩开裂原理钢筋混凝土构件含有钢筋和混

16、凝土两种不同性能的材料,混凝土的凝固收缩是两者相互作用的结果,和素混凝土的收缩开裂情况不同。如图1所示,虚线A 0B 0平面是新浇混凝土的边界,虚线A 1B 1平面为素混凝土自由收缩的边界,实线A 2B 2平面为钢 筋混凝土的实际收缩边界。构件收缩过程中,混凝土由于受钢筋的约束,收缩变形比自由收缩要小,此收缩变形差使得混凝土受拉、钢筋受压,当混凝土所受的拉应力大于材料的抗拉强度时,混凝土就会开裂。如图1所示,以一个截面为b ×h 的钢筋混凝土构件来展开分析,构件对称配筋,钢筋的总面积为A s ,弹性模量为E s ,混凝土的弹性模量为E c 。假如构件没有钢筋,那么它将会发生自由收缩,

17、从A 0B 0平面收缩到A 1B 1平面,收缩应变值为0,但混凝土由于受钢筋的约束,实际没有收缩到A 1B 1平面,最终只收缩到A 2B 2平面,这意味着混凝土受到钢筋的一个拉力作用,产生的拉应变为c 。钢筋本来不会发生收缩,但它受混凝土收缩的压力作用,从A 0B 0平面被压缩到A 2B 2平面,产生的压应变为s 。由于混凝土受的拉力和钢筋受的压力都是构件的内力,在A 2B 2平面上,构件的受力应该是平衡的,可得到截面的平衡方程为:c E c (bh -A s =(0-c E s A s(1钢筋混凝土构件的含钢量为:=A sbh。解之得:c =0E sE c +(E s -E c (2根据虎克

18、定理,混凝土的拉应力应该等于拉应变乘以弹性模量,即c =c E c 。最后解得混凝土的收缩应力为:c =0E s E cE c +(E s -E c (3由式(3可以看出,钢筋混凝土构件的含钢量越高,混凝土的计算结果分析见表10,表11。综上所述,在两种边界条件下,单辆消防车的荷载取用7kN/m2替代已满足要求,但对有覆土层厚度的板,随着覆土层的加厚及板跨的增大,板面等效面荷载则仍可减小。参考文献:1G B 5000922001,建筑结构荷载规范S.On the equal load calculation of f ire engineXIE Q ing 2yinAbstract :It represents the standard on the active load value of fire engine in architectural structural load gauge ,and combined with the s pecific project examples it discusses how to get the reasonable value to the act