地下室顶板消防车活荷载的设计取值探讨

董鹏聪 孙丹

摘要：随着城市用地的紧张，地下空间得到了充分使用。在现代建筑中，往往会开辟出地下的1～3层作为地下室。为满足整体规划需要，这些地下室的顶板上往往会覆土以满足绿化、管网埋设及消防通行等要求。其中消防通行的需要决定了顶板在设计中必须考虑消防车活荷载的取值，而规范对有覆土情况下的取值并不明确。因此研究地下室顶板上消防车活荷载的取值问题具有重大的意义。本文首先分析了目前地下室顶板消防车活荷载的设计取值中存在的问题，并对其中的设计取值计算问题进行了探讨。

关键词：地下室；顶板；消防车荷载；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

中图分类号：TU998.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、目前地下室顶板消防车活荷载的设计取值中存在的问题

在目前城市建设的项目中，主要以高层住宅建筑居多，其中绝大部分都需要设置大面积的地下停车场，地下室顶板往往作为小区绿化层的底板，绿化层通常情况覆土较厚，上部植被及环境荷载较大，绿化层内设备管线布置较多 住宅建筑的消防车荷载与后期绿化荷载重合。设计人员在工作中，关于建筑地下室顶板消防车荷载取值的计算，以下问题较为常见：

（一）跨度的问题

所谓消防车荷载，根据《建筑结构荷载规范》的规定，是指轮压直接作用于楼板上的等效均布荷载，因而与楼板的跨度是有着直接关系的。现行《建筑结构荷载规范》规定：“单向板的楼盖(板垮不能小于2米)消防车荷载标准值为35.0kN/m2；双向板楼盖(板跨不能小于6米×6米)和无梁楼盖(柱网尺寸小于6米×6米)消防车荷载标准值为20.0kN/m2”规范的规定较为片面，较多设计者往往会觉得较难对实际设计中各种复杂情况一一加以区别取值，于是在实际设计中通常会不管具体情况，单向板一律取值35.0kN/m2 ，双向板一律取20kN/m2 ，但往往忽略规范规定的前提。例如双向板是需要板跨不得小于6×6米的。对于小跨的次梁或跨度小于6米的主梁，就会留下安全隐患。

（二）覆土层的问题

根据规范说明，我们应该按照轮压值扩散，直接运用规范里面所示的值扩散是不对的。所以，不考虑覆土层的厚度，不计算不利轮压，将土重与规范规定的消防车荷载机械叠加，是容易犯的错误。

（三）对消防车荷载的折减问题

根据规范的规定，消防车荷载在设计基础的时候，单向板取值0.5，双向板与无梁楼盖取值0.8；在设计楼盖梁的时候，前者取0.6，后者则取0.8。所以，使用软件计算的时候，需要勾选选项荷载折减，如果不选，在荷载输入的时候应该折减。

（四）关于消防车活荷栽的取值结构专业

对于消防车等效活荷载的取值一直广受争议，主要原因是目前荷载规范关于消防车活荷载的取值没有考虑到顶板的覆土影响。板跨仅限定单向板不小于2米，双向板不小于6米。但是影响着消防车活荷载的因素有很多，譬如消防车的排列规格、覆土的厚度以及荷载的性质等等。对于这个问题，可以得出这样的结论：覆土层厚度增加，等效活荷载值就降低，板跨尺度增加，等效活荷载数值同样降低。

二、地下室顶板消防车活荷载设计取值的方法

（一）综合考量各方面影响因素

根据消防车主要的技术指标，结合目前大多数城市住宅建筑的高度一般在3O米以上，建筑面积较大的情况，应该考虑重型的消防车3O吨的满载重量。当火灾发生的时候，为了快速有效地扑灭火灾，消防队一般不只出动一辆，有时候七八辆，甚至更多。因而也应该考虑到多辆车荷载这种情况。所以，我们在进行消防车荷载取值的时候，应该综合考虑到住宅建筑的高度，面积等因素。

（二）关于住宅建筑消防车荷载的折减问题

要特别指出的是，现行《建筑结构荷载规范》表中4.1.1规定的消防车荷载均为直接作用在楼面上的荷载，仅可用于楼面板设计计算，用于楼面粱、墙、柱及基础计算时的荷载须按荷载规范4.1.2条相应项进行折减。一般情况，住宅建筑地下室会设计成双向楼板，主梁跨度往往都大于6米，主梁设计时，应该根据建筑工程的实际情况，结合覆土层的厚度的扩散作用，取规范4.1.2-3)折减系数进行主梁设计计算。但次梁及楼板设计时，应注意到，通常的地下室顶板次梁梁格一般在2～3米左右．应按实际小板跨考虑覆土扩散后计算消防车轮压等效荷载，然后再按规范4.1.2-3)折减荷载后进行设计。考虑折减系数后．可以减少梁与板构件等的高度以及配置钢筋的量，不但可以增加地下停车场的使用高度，而且能够适当减低建筑工程的工程造价。因此，正确考虑折减系数也是消防车荷载设计的关键环节。

（三）考虑消防车荷载对住宅建筑的管沟壁的影响

按照消防车轮压荷载最不利于地下管道和沟壁的情况布置，将轮压荷载与均布土层厚度进行换算，计算因为等代土层而引起的角度破裂。通过迭代计算，从而得到由于管沟及侧壁后的填土破坏引起的土侧最大压力。

（四）地下室顶板消防车活荷载的计算问题

1、计算依据

依据《荷载规范》，消防车应按照车全重300kN、最大轮压为P=60kN、轮胎着地尺寸为0.6m×0.2m考虑，而车具体尺寸应按《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)(以下简称《公路规范》)的规定，如下图布置。纵向布置应选取《公路规范》中汽车-20级车队。

300kN 汽车的平面尺寸

2、车队、车道的选取

按照JTG D6022004中汽车—20 级车队布置，300 kN车台与前、后车相距至少10 m ，故沿车道纵向范围同一板跨只需考虑一台消防车的荷载即可；根据JTG D6022004规定，仅当车道宽度大于9m时才考虑按三列车队布载。三列车队以下无需考虑汽车荷载折减，而小区内消防道通常都不会大于9m，故此计算中沿道路横向范围仅分析一、二列车队的荷载作用即可，汽车的横向布置如下图。

2台300kN汽车并排的横向布置

等效均布活荷载的计算方法及结果

《荷载规范》附录B楼面等效均布活荷载的确定办法中规定，考虑垫层扩散作用后的局部荷载的计算宽度为：

Bx=bcx+2S+h；by=bcy+2S+h

实际上，上式仅适用于当垫层扩散角θ= 45°时的情况；当扩散角θ≠45°时，公式应为：

bx=bcx+2S×tanθ+h；by=bcy+2S×tanθ+h

式中：bx，by 为荷载作用面在两个方向的计算宽度；bcx，bcy为荷载作用面在两个方向的宽度，此处则为轮胎着地尺寸；S为垫层厚度,此处则为覆土层厚度；h为板厚，θ为垫层扩散角。

对于θ的取值，《荷载规范》中并无相应规定，一般情况下取θ= 45°,而该情况仅适用于垫层为混凝土等刚性垫层，当垫层为回填土等柔性垫层时无疑过大，而实际工程中，绝大部分为回填土柔性垫层，因此θ取值可参照《城镇供热管网结构设计规范》中附录C 规定取θ= 35°。

为免除繁琐的计算过程，提高工作效率，设计过程中常规情况下的地下室单向板取值长可参考下表：

消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值(kN/m2)

地下室双向板取值长可参考下表：

消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)

结语

总而言之，消防车荷载的问题决定着住宅建筑建设的经济性和可靠性，准确的消防车荷载能够保证住宅建筑在出现火警的情况下，消防车队能够快速安全进入进行扑灭工作，保障人民群众的人身财产安全。因此要重视对地下室顶板消防车活荷载的设计取值计算，从工作量的角度来看，可能设计员的计算方面会有所增加，但是，准确的设计会大大降低部分结构造价，因为精细的设计，混凝土和钢筋的用量会显著减少。总体来看，是符合经济效益的，并且也会带来良好的社会效益。

参考文献

[1]建筑结构荷载规范(GB50009-2012)[S].中国建筑工业出版社，2012.

[2]公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）[S].人民交通出版社，2004.

[3]城镇供热管网结构设计规范（CJJ105-2005）[S].中国建筑工业出版社，2005.

[4]兰翃,朱禛峰.地下室顶板楼盖梁、板消防车荷载取值探讨[J].建筑与结构设计，2010.2.