顶板荷载计算[汇编].pdf

12 建筑结构设计规范系列讲座（一） 对荷载规范第 4.1.1 条的理解与应用 朱炳寅 （中国建筑设计研究院 北京 100044） 1 结构设计中涉及荷载的相关问题 在理解与应用现行建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） （简称规范）表 4.1.1 时，要注意 以下几个方面： （1）表中的所有荷载均为直接作用在楼面上的 荷载，其数值仅可直接用于楼面板设计计算，用于楼 面梁、柱、墙及基础计算时，需按荷载规范第 4.1.2 条要求折减 （2）车辆荷载尤其是消防车对楼面的荷载作用， 主要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，见表 1 （3）表 4.1.1 中第 8 项实际上是汽车轮压直接 作用在楼板上的等效均布活荷载符合其表注 3 规定 时，按表中数值取用；不符合时，按结构效应等效原 则，将车轮的局部荷载换算为等效均布荷载对于跨 度较大的楼板还应考虑多辆汽车的共同作用 1）对客车荷载，不能将客车车库的楼面等效荷 载（规范表 4.1.1 中第 8 项数值）与其楼面实际荷载 混为一谈楼面等效荷载为不同形式楼板按跨中弯矩 相等折算出的均布荷载值在相同楼面荷载（客车荷 载）下，当楼板的形式不同时，等效荷载数值是不同 的。

因此，设计中将客车荷载按规范的等效荷载数值 限制是不恰当的，且容易得出同一客车停车库（场） 有两种不同荷载限值的错误结论 对客车车库的荷载应以限定客车的种类为宜， 如限定停放载人少于 9 人的客车（每一车位最小范围 2.5m4.5m）等 2）对消防车荷载，若不考虑板顶的覆土厚度对 消防车轮压的影响而统一取用表中数值，当地下室顶 板顶面覆土厚度较厚时，显然是不合适的例如：某 工程纯地下室（顶板为板跨小于 2m 的单向板）顶面 为覆土厚度 3m 的绿化地面，消防车（30t 级）道贯 穿其中，覆土已将消防车轮压局部荷载基本扩散为均 布荷载，由表 3 可知，30t 消防车在车身平面内的平 均荷载仅为 11.25kN/m2，显然消防车的任何排列方 式均不可能达到表 4.1.1 中 35kN/m2的数值 汽车轮压荷载传至楼板和梁的动力系数 表 1 覆土厚度（m） 0.250.300.350.400.450.500.550.600.650.7 动力系数 1.301.271.241.201.171.141.101.071.041.0 注：覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定。

各级汽车荷载的主要技术指标 表 2 汽车-10 级汽车-超 10 级汽车-20 级汽车-超 20 级 主要指标单位 主车重车主车重车主车重车主车重车 一辆汽车总重力kN100150200300550 一行汽车车队中重车数量辆1111 前轴重力kN3050706030 中轴重力kN2120 后轴重力kN7010013021202140 轴 距m4.04.04.04.0+1.43+1.4+7+1.4 轮 距m1.81.81.81.81.8 前轮着地宽度及长度m0.250.200.250.200.30.20.30.20.30.2 中、后轮着地宽度及长度m0.50.20.50.20.60.20.60.20.60.2 车辆外形尺寸（长宽）m7.02.57.02.57.02.58.02.515.02.5 车身投影范围的平均重量kN/m25.728.5711.4315.0014.67 规 范 解 读 建筑结构.技术通讯 2006 年 5 月 13 覆土厚度足够时消防车的荷载 表 3 消防车重量 W（kN） 100 150 200 300 550 荷载 q (kN/m2)4.256.348.5011.25 11.38 注：表中消防车在其投影面积范围内的平均荷重（考虑汽车之间的 纵向及横向最小间距均为 600mm）qW/(车辆长0.6)（车辆宽 0.6）。

(4)荷载规范条文说明中指出， “对 2030t 的消 防车，可按最大轮压为 60kN 作用在 0.6m0.2m 的局 部面积上的条件确定” 为此，应按全国民用建筑 工程设计技术措施 （结构） （简称结构技术措施）图 2.3.2 和图 2.3.3 确定汽车纵横方向的排列间距 (5)目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计 的考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计 算，土压力系数 k0值一般取 0.5，也可以按照表 5 采 用 2 设计建议 （1）对于直接承受消防车荷载的结构楼面（屋 面）板，当符合荷载规范要求时，可进行简化计算， 即直接采用规范表 4.1.1 中均布活荷载数值；当不符 合时，应计算汽车轮压的局部荷载效应 （2）楼板和梁的设计计算中，应考虑汽车轮压 的动力系数，可按表 1 考虑顶板板顶以上覆土对汽车 轮压动力系数的降低作用 （3）考虑汽车轮压压力扩散的计算方法 1）汽车荷载作用下（为便于说明问题，此处仅 考虑汽车轮压的单工况计算） ，管沟壁或地下室外墙 的侧向土压力见图 1 在宽度b2范围内，当下端固定时，墙底总弯矩： （上端自由） (1) 2 2211 )6/3/(hbqbqM （上端简支） 120/)87( 2 2211 hbqbqM （2） 式中 q1, q2分别为汽车荷载在深度为 h0及 h0+ h 处的 水平侧压力；b1,b2分别为汽车荷载在深度为 h0及 h0+ h 处的水平侧压力分布宽度，其值=轮宽+两侧各按 30角向下扩散的宽度。

2）依据城市供热管网结构设计规范 (CJJ105-2005)的规定，轮压在混凝土结构中的扩散 按单边 1：1 考虑，即相当于取图 1 中扩散角 =45；轮压在土中的扩散按深度每增加 1m，单边 扩散宽度增加 0.7m 考虑，即相当于取图 1 中扩散角 =35 （4）主动土压力系数ka见表)2/45(tan 02 4；静止土压力系数取 0.5，也可以按照表 5 采用 （5）静止土压力系数 k0随土体密实度、固结程 度的增加而增加，对正常固结土取值见表 5 主动土压力系数ka 表 4 内摩擦角15202530354045 ka0.588 0.490 0.406 0.333 0.270 0.217 0.171 静止土压力系数k0 表 5 土 类 坚硬 土 硬可塑粘性土 粉质粘土、砂土 可软塑 粘性土 软塑粘 性土 流塑粘 性土 k00.20.40.40.50.50.60.60.75 0.750.8 自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认 为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应 力状态，最终的水平应力随着变形的大小和方向而呈 现出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态。

事 实上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回 填土，应采用相应的主动土压力系数，而静止土压力 一般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于 地下室外墙或挡土墙的设计计算中 现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结 合设计现状进行适当的调整，即考虑地震作用对接近 地表的地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土 压力可按静止土压力系数 k0计算，而地下室底部土 压力系数可按主动土压力系数ka计算（见图 4） 而 在挡土墙的裂缝宽度计算中，地下室的土压力均宜按 表 5 取用主动土压力系数ka（见图 5) 图 1 管沟壁或地下室外墙的侧向土压力 图 2 不考虑轮压扩散时的 图 3 考虑轮压扩散 土压力（q2 = q1） 时的土压力（q2 < q1） 14 图 4 承载能力极限状态计算 图 5 正常使用极限状态 时的土压力取值 计算时的土压力取值 。