建筑结构设计之消防车荷载

［建筑结构设计」之消防车荷载

一、等效均布活荷载

1.等效均布活荷载的概念

“效”指效应，“等效”就是指效应相等。在结构设计控制部位，将复杂荷载或

无规律分布活荷载，根提其荷载效应与“假想的均布活荷载”效应相等的原则来确定

这一“假想均布活荷载”的数值，其中的“假想均布活荷载”就是等效均布活荷载，

一般情况下可按内力相等的原则确定。

实际工程中，荷载情况千变万化，要完全真实地计算每个荷载的效应是很困难

的，而从工程角度看也没有必要。因此，对于某些特殊的荷载，根据效应相等的原则

对其进行近似计算，以等效均布荷载代替，可简化计算。

注意：这里的等效一定是等效成均布活荷载，而不是等效成其他类型的荷载。等

效，一定是针对某个特定的效应（如跨中弯矩）进行，效应不同时，等效均布活荷载

的数值也不同。如按剪力相等的原则确定的等效均布活荷载，与按弯矩相等的原则

确定的等效均布活荷载不同C不同效应之间，等效均布活荷载的数值一般不能通用。

如进行剪力计算时，原则上不能采用弯矩计算的等效均布活荷载，如果采用，也只能

是近似计算。

2.等效均布活荷载的取值原则

结构设计中荷载作用情况千变万化，对其等效应把握住等效的最基本原则，弄清

实际荷载的效应情况，找出其中最不利的效应数值，将其与在等效均布活荷载（满布）

作用下，简支情况时构件相应的效应数值相等，即可求出等效均布活荷载。

3.等效均布活荷载的计算

依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）附录C进行计算。

C.0.1楼面（板、次梁及主梁）的等效均布活荷载；应在其谀

计控制部位上，根据需要按内力、变形及裂缝的等值要求来确

是e股情况下」可仅按内力的等值来确包________________

C0.4匣速上局部荷载（包括集中荷载）的等效均布活荷载可按下列规定计算:

1等效均布活荷载/可按下式计算：4=恰（C.0.4-1）

式中：I——板的跨度；

b-板上荷载的有效分布宽度，按本附录C0.5确定；

Ma——简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利布置确定。

2计算Me时，设备荷载应乘以动力系数，并扣去设备在该板跨内所占面

积上由操作荷载引起的弯矩。

C0.5单向板上局部荷载的有效分布宽度仇可按下列规定计算:

1当局部荷载作用面的长边平行于板跨时，简支板上荷载的彳

效分布宽度6为（图C.0.5-1）：

当bcx》bcy,b(y<0.6Z»bcx&Z时：b=+0.7/(C.0.5-1'

当b绘bq,0.6ZV%忌也Ht：6=0.6^+0.94/(C.0.5-2)

式中工——板的跨度;

6cx=4x+2s+〃

&y=4y+2s+/l

5——垫层厚度

h—板的厚度

图C.0.5-1简支板上局部荷载的有效分布宽度（荷载作用面的长边平行于板跨）

【说明】s为板顶面建筑做法厚度。

心0・52当荷载作用面的长边垂直于板跨时，简支板上荷载

效分布宽度b按下列规定确定（图C0.5-2）：

1）当心〈心,%《2・2Z"cx4，时：6=•|■6cy+0.73/（C.0.5-3）

2）当心<%，%>2.22"3</时：6=3（C.0.5-4）

、支座

图C.0.5-2简支板上局部荷载的有效分布宽度（荷载作用面的长边垂直于板跆）

C0.53当局部荷载作用在板的非支承边附近，即dV夕时

(图C.0.5-1),荷载的有效分布宽度应予折减，可按下式计算:

U=(C.0.5-5)

式中：b1——折减后的有效分布宽度；

d——荷载作用面中心至非支承边的距离。

C.0.54当两个局部荷载相邻且eV6时(图C.0.5-3),荷载

的有效分布宽度应予折减，可按下式计算:

/=?+.(C,0.5-6)

乙乙

式中：e—相邻两个局部荷载的中心间距。

b'

tg/2e/2ub/2

、支座

图C.0・5-3相邻两个局部荷载的有效分布宽度

C0.55超曜上局部荷载的有效分布宽度(图C.0.5-4)按下式计算:

6=%+2z(C.0.5-7)

式中：x——局部荷载作用面中心至支座的距离。

图C.0.5-4悬臂板上局部荷载的有效分布宽度

C.0.6双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则，按四

边简支板的绝对最大弯矩等值来确基______________________

C0.7次梁（包括槽形板的纵肋）上的局部荷载应按下列规定确定等效均布活荷载：

1萩均布活荷载应取按弯矩和剪力等效的均布活荷载中的较大者，按弯矩

和剪力等效的均布活荷载分别按下列公式计算:

纵=等（C.0.7-1）

%v=牛（C.0.7-2）

式中：5——次梁间距；I—次梁跨度；

Ma—Vz简支次梁的绝对最大弯矩与最大剪力按设备的最不利布置确定3

等效均布活荷载计算的注意事项：

1）简支单向板绝对最大弯矩Mma%的计算。注意，在等效均布活荷载计算中，无

论构件的实际支承情况如何，其效应均按简支计算，且是跨中最大弯矩值。即当荷

载为可移动荷载时（如汽车轮压等），应按荷载的最不利位置，确定跨中的最大弯矩

值；当荷载的位置固定时，应按其荷载布置求出跨中的最大弯矩值。

2）按效应相等原则确定等效均布活荷载qe的数值。对简支板外=8Mm女/（讥2）；

对双向板，可按局部荷或作用下简支双向板的跨中弯矩Mmax与等效均布活荷载qe

（满布）作用下简支双向板的跨中弯矩"max相等的原则，求出的数值。

3）在荷载作用下，等效均布活荷载的数值与构件的跨度直接相关，因此，构件

跨度是决定等效均布荷载数值的重要因素。

4）等效均布活荷载和结构效应具有一一对应的关系。

①不同效应应采用不同的等效均布活荷载，不同效应之间等效均布活荷载不能

通用。如：构件弯矩计算时的等效均布活荷载与剪力计算时的等效均布活荷载不同。

②不同结构构件计算时的等效均布活荷载不能通用。如:楼板计算时应采用与楼

板效应计算相对应的等效均布活荷载值，而主梁、柱及基础等计算时，则应采用与各

构件相应的等效均布活荷载，或依据《荷载规范》对等效均布活荷载进行折减。

5）“等效”和“均布”的不可分割性，等效一定是等效成均布活荷载，而且是

满跨布置的均布荷载。

6）实际荷载的效应应考虑构件的实际支承情况（即支座条件）及荷载分布情况，

而等效均布活荷载则统一考虑简支情况、荷载按满跨均布情况考虑。

7）对双向板进行等效均布活荷载计算时，受荷载作用面积、最大效应位置及双

向板支承情况的影响，一般计算精度较低，其计算数值常与规范给出的单向板等效均

布荷载数值相矛盾，因此，对双向板的等效均相荷载计算，应充分考虑双向板受力的

复杂性及其等效均布荷载的不准确性。

二、消防车荷载

1.汽车的排列规定

《荷载规范》条文说明中指出，对20〜301的消防车，可按最大轮压为60kN作

用在Q6mXQ2m的局部面积上的条件确定,为此,应按图L2.3-1和图1.2.3-2确

定汽车纵、横方向正常情况下的排列间距。

307050100307030703070

111■■111llIl1111111

Ci(J。0飞CJooCJO

>15L4*L3155L4L>15[4[>15]“25

汽车-10级

5010070130501005010050100

■11111111111LIL

TTnnonHnLL

215[4L刈5Id54L刈5L川514LNI5

汽车-15级

120

7013060120701307013070130

d(ljlOOLL(JHOJOOOCJOOCJ(J

对51AL^5]4[[NIO[4LN15[4LNI5UL川5

1.4

汽车-20级

12()

701303(1201401407013070130

1111L1]11111111

001L)ooooOo

215[4[刈0),3I17|_4[>10|.4[>1514L力5

1.4

汽车-超20级

1.2.3-1各级汽车车队的纵向排列规定（轴重力单位kN；尺寸单位m）

2.汽车荷载的动力系数

汽车尤其是消防车荷载对楼面的作用，应考虑车辆满载重量及汽车轮压的动荷

载效应。动力系数与楼面覆土厚度等因素有关，见下表。《工程结构通用规范》

（GB55001-2021）表4.2.3中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均

布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。

汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数表1・2.2-1

覆土厚度（m）0.250.300.350.400.450.500.550.600.6570

动力系数1.301.271.241.201.171.141.101.071.041.00

注：1.救土厚度不为我中数值时•其动力系数可按线性内插法确定,

2.当直接采用《荷载规范》表5.1.1中第8项规定的数值时.可不再乘以表中数值.

3.消防车荷载的取值

1）板荷载取值时,按《工程结构通用规范》（GB55001-2021）表4.2.3。

表4.2.3汽车通道及客车停车库的楼面均布活荷载

标准值组合值频遇值准永久值

类别

(kN/m2)系数,系数中系系两

定员不的过9人

4.00.70.70.6

单向板楼或的小型客车

（2m4板跨L）满载总政不大于

35.00.70.50.0

300kN的消防车

定员不留过9人

5.5—0.5L0.70.70.6

双向板棱盖的小量客车

（3m&板跨短触L<6m）满载总有不大于

50.0-5.0L0.70.50.0

300kx的消防乍

定员不超过9人

双向板校羌2.50.70.70.6

（6mW板跨短边L）的小型客车

和无梁陵盖满载总重不大于

20.00.70.50.0

（柱网不小于6mX6m）300kN的消防车

依据广东省《建筑结构荷载规范》(DBJ15-101-2014),提供了55T消防车的荷载

取值。

表B.0.1-2单向板楼盖楼面550kN消防车活荷载标准值(kN/n?)

板跨度折算覆土厚度：(m)

(m)00.51.01.52.02.53.0

242.039.537.034.429.423.519.3

2.538.536.233.931.227.0N318.5

335.032.930.828.024.521.017.9

428.026.324.622.719.917.415.1

表B.0.1-4双向板楼盖楼面550kN消防车活荷载标准值(k、/n?)

板跨度折算覆JL厚度i(m)

(in)00.51.01.52.02.53.0

2.5x2.547.043.739.035.329.124.420.2

3x342.039.937.033.228.123.920.2

4x436.034.633.529.925.922.319.4

5x530.029.729.427.924.321.018.3

6x624.024.024.024.022.119.417.0

2)对梁活荷载的折减时，执行《工程结构通用规范》(GB55001-2021)4.2.4条

的规定。

4.2.4当采用楼面等效均布活荷载方法设计楼面梁时.本规范表

4.2.3中的楼面活荷载标准值的折减系数取值不应小于下列规定值:

3)墙、柱设”时，按《工程结构通用规范》(GB55001-2021)4.2.5条的规定,

消防车活荷载可按实际情况考虑，这里的“实际情况”主要指消防车出现的概率。

4.2.5当采用楼面等效均布活荷载方法设计墙、柱和基础时,

折减系数取值应符合下列规定：

4应根据实际情况决定是否考虑表4.2.3中的消防车荷载;

对表4.2.3中的客车，对单向板楼盖不应小于0.5,对双向板楼

盖和无梁楼盖不应小于0・8。

4）基础设计时，按《荷载规范》第5.1.3条的规定，可不考虑消防车活荷载。

在结构设计时，可考虑消防车出现的概率，适当降低消防车荷载的准永久值系

数。对一般的民用建筑可执行《荷载规范》第5.1.3条的规定：“设计基础时可不考

虑消防车荷载”。

结构设计时，应注意正确理解《荷载规范》第5.1.3条的规定，针对工程的不同

情况确定基础设计时是否考虑消防车荷载的问题：

①对消防车经常出现的场所（如主要消防通道、消防中心等），消防车荷载作为

一经常出现的活荷载,基础设计时仍应考虑消防车荷载的影响，建议准永久值系数可

取05。

②对于消防车偶然出现的场所（一般民用建筑，如住宅小区等），消防车荷载作

为种极少出现的活荷载，按《荷载规范》第5.1.3条的规定，设计基础时可不考虑消

防车荷载的影响。

③消防车的作业区域应该包括消防车可能到达的任何区域，对一般绿化区域只

有当采取有效措施（如设置限行措施等）后，才可不考虑消防车荷载。

5）考虑板顶覆土厚度及板跨影响的等效均布活荷载数值按《荷载规范》附录

B.0.1的规定。

B.0.1当考虑覆土对楼面消防车活荷载的影响时，可对楼面消防

车活荷载标准值进行折减，折减系数可按表B.0.1、表B.0・2采用。

表B.0.1单向板楼盖楼面消防车活荷载折减系数

折算覆土厚度楼板跨度（m）

s（m）234

01.001.001.00

0.50.940.940.94

1.00.880.880.88

1.50.820.800.81

2.00.700.700.71

2.50.560.600.62

3.00.460.510.54

表B.0.2双向板楼盖楼面消防车活荷载折减系数

折算覆土厚度楼板跨度（m）

s（m）3X34X45X56X6

01.001.001.001.00

0.50.950.960.991.00

1.00.880.930.981.00

1.50.790.830.931.00

2.00.670.720.810.92

2.50.570.620.700.81

3.00.480.540.610.71

B.0.2板顶折算覆土厚度三应按下式计算：

5=1.4.3stand（B.0.2）

式中：s-覆土厚度（m）；

夕——覆土应力扩散角，不大于45。。

【说明】8为覆盖层的压力扩散角，对土层可取35°（此时，1.43tan0=l）,对

混凝土层可取45。，当同时存在土层和混凝土层时，可分别计算各自的折算覆土厚

度，总的折算厚度取两部分之和（如地下室顶板的覆土层由混凝土面层和回填土层组

成时，当混凝土层厚度为0.5m,填土层厚度为2m时，其折算覆土厚度6=1.43x0.5x

tan45°+1.43x2xtan350=2.715m）0

6）复杂形状楼板消防车等效均布活荷载的取值

双向板一般指矩形板，四边支承。对复杂形状的多边支承（大于四边）的楼板，

一般不宜直接按《工程结构通用规范》的板跨来确定其等效均布荷载的数值，宜优先

考虑采用有限元分析程序进行复杂楼板计算。一般情况下，不应直接采用《工程结构

通用规范》给定的等效均布活荷载数值。

三、软件中消防车荷载的实现

1.消防车荷载的输入

以YJK为例，采用自定义工况输入消防车荷载。

第一步，首先在建模模块自定义工况下面定义消防车荷载。

X

右海悒定义工友一

类叁__________

O恒靓。活就■消防率O，x风

O-x风O*ymO-y风OxifiS!

OyiGS。人脑OziftS

工况名

1力商代表值系救

非的我分项字数（不利）I1____

非地霞分项系勃（w«>1?_____I

也献分项第H《不利》

卜1

地贯分项系我（有利）LJ

非的*坦言0后的c7n

«T（Y）地祺姐合|o.oo

软遇值系必

浮W窗口

唐永久值系效|0.00

墙柱刊件活可就折展

O采用计・梦豺中的折雇

⑥他入折发字数|0.8

柠面累活有收折雇

O采用计一梦的中的折尺

⑥泠人折及不致

对话框参数主要修改:

1）重力荷载代表值取0。因为消防车荷载发生概率低，设置为0可以让消防车

荷载不参与结构地震计算，使得地震力大大减少。

2）荷载分项系数取lo一般活载分项系数1.5,消防车出现概率低，分项系数一

般取1即可，可以明显减少相关构件配筋。

3）准永久系数取0。按照荷载规范，消防车荷载不参与裂缝、挠度计算。

4）墙柱构件活荷载折减。按照荷载规范取0.8。

5）楼面梁活荷载折减。按照荷载规范主梁0.6,次梁0.8。

第二步，布置消防车荷载，按规范选取数值。

第三步，在前处理参数里的自定义工况组合下定义一一普通活载（LIVE）和消

防车荷载的组合关系，一般均为包络。

入-荷政毛合>自定义工况也合

结构总体信息有蛀组合>自*义二笈组合

计真控M信息

度制信息工况组合克型：活蚊组合值系射身行

一度系数

二阶效应组合号LIVE泊防斗徜蚊

分析求斛争数

风荷政信免

基本卷的

指定风育蚊

旭上信总

炮雹（83

白定义影响系的曲线

叼域显式随训横损法

电友作用放大系数

性能设计

性能包络设计

隔益方衽

设计信史

活有我信息

构件设计信息包络生成或认数据生成全部工泥组合突型数从

构件设计信息

钢构件设计信息注充：

包络设计先在列表学的下拄当家中遑抒组合方式，然后点事“生喀数队

契据”或“生血T全部工况坦言笑翻页”来生成指定姐音方法的看效组

材料信息

W

材料里却QS$“生哂认财据“，月自遁娟前工况组合矣磔;（如活载

钢筋强度里合值素的）下自各工况N间的组合夷系,立击“生成全靠工况组合突

地下空禽臭型时认”，则将亶动生成蔚育工况组合英制下的荷蛀组合。

有压组合/

组合系效/口使用建模商裁身合

组合来,

自定义工况蛆合

罄亦加国

安全11鉴定

装陶式

经过以上三步，就设置好了消防车荷载。

2.关于消防车荷载的常见问题

1）板计算时如何对消防车荷载单独采用塑形算法?

消防车荷载标准值大，但是出现概率小，作用时间短，楼板配筋时候采用弹性手

册算法或者有限元算法，可能造成消防车荷载作用处楼板配筋过大，所以软件提供了

专门只对消防车荷载才起作用的功能，对消防车荷载布置的楼板单独采用塑形算法,

作用就是采用塑形算法可以减小楼板弯矩设计值。

梁施工图柱赶图塔缸图型烤至鼠邈工1

楼板参数设置

亘径间距

负筋最小直径［8―'底筋最小直径

钢筋最大间距|300

双向板计算方法

钢筋级配库您手册算法o塑性算法。有限元算法