楼面等效均布活荷载在工程实践中的应用_付守维
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楼面等效均布活荷载在工程实践中的应用
The Application of Floor Equivalent Uniform Live Load in Engineering Practice
■ 付守维 王轶伟 ■ Fu Shouwei Wang Yiwei
[摘 要] 文章介绍了工业建筑楼面均布活荷载取值的复杂 性，并结合工程实例给出了楼面等效均布活荷载的计算方 法和计算过程。分析结果表明，只要能够提供准确的设备 参数，通过合理的计算分析是可以得到比较准确的等效均 布活荷载取值，从而为工程实践提供依据。
[Keywords] live load, equivalent uniform, floor, industrial buildings
一、 楼面等效均布活荷载的计算方法 （1）楼面的等效均布活荷载应在其设计控制部
位上根据需要，按内力、变形及裂缝的等值来确定。 一般情况下，可仅按板内分布弯矩等效的原则确定。
1. 设备房间的平面布置 设备房间的平面布置如图 1 所示，楼板厚 0.12 m，面层厚 0.05 m。根据弹性楼板理论，当楼 板的长宽比＞2 时，荷载主要是沿板短边方向的弯 曲作用传递的，沿长边方向传递的荷载可忽略不计， 故本设备房间按单向板考虑，取板的计算跨度 L= 4.2 m。
图 1 设备房间平面布置图 2. 设备尺寸及重量 设备房间共布置了 3 种设备，分别以 A、B、C 表示，其中设备 A 的外形尺寸为 800×600×2 000， 数量 8 个，单体重量 220 kg；设备 B 为 900×600× 2 000，数量 2 个，单体重量 350 kg；设备 C 为 1 200 ×800×2 200，数量 3 个，单体重量 800 kg。 3. 等效均布活荷载的计算 （1）位于 1 轴一侧设备 A 和 B 组成部分产生的 等效均布活荷载 qAB1 设备荷载作用面平行于板跨的计算宽度 bcx=bts+h+2s=0.6+0.12+2×0.05=0.82 m，垂直于板 跨 的 计 算 宽 度 bcy=bcx+h+2s=(3.2+0.9)+0.12+2 × 0.05=4.32 m，符合 bcx<bcy，bcy<2.2L，bcx<L，故荷载 在板上的有效分布宽度 b=2bcy/3+0.73 L=5.95 m，图 2 为板的计算简图。
（5）在局部荷载作用下，单向板内分布弯矩沿 板宽方向不再是均匀分布，而是在局部荷载处具有 最大值，并逐渐向宽度两侧减小，形成一个分布宽 度。现以均布荷载代替，为使板内分布弯矩等效， 可相应确定板的有效分布宽度。
（6）工业建筑楼面上无设备区域的操作荷载 （包括操作人员、工具、原料和成品自重）可按均 布活荷载考虑，取 2.0 kN/m2，设备动力系数取 1.05～ 1.1。 二、 等效均布荷载的计算实例
作品欣赏
176
故荷载有效分布宽度应折减，取 b’=d+b/2=3.78 m， 图 3 为板的计算简图。
[关键词] 活荷载 等效均布 楼板 工业建筑
[Abstract] This paper introduces complexity of industrial building floor uniform live load value, and combined with practical engineering gives the calculation method and calculation process of the equivalent uniform live load. Analysis results show that, as long as can provide accurate parameters, through reasonable calculation and analysis can get more accurate equivalent uniform live load, so as to provide the basis for engineering practice.
（2）由于生产、检修、安装工艺以及结构布置 Байду номын сангаас不同，楼面活荷载差别较大时应划分区域分别确 定。
（3）计算时统一假定结构的支承条件为简支， 并按弹性阶段分析内力。
（4）计算时必须明确板面局部荷载实际作用面 尺寸。作用面一般按矩形考虑并假定荷载按 45°扩 散线传递，以便确定荷载传递到板轴心处的计算宽 度。
图 3 设备 C 组成部分的计算简图 经计算，q1=2×3.78=7.56 kN/m，q2=[8×3×1.1 － 1.2 × 0.8 × 3 × 2]/2.62=7.88 N/m ， Mmax= 31.59 kN.m，qC=8Mmax/b’L2=3.79 kN/m2。 4. 计算分析 经过上述计算，由设备 A 和 B 组成部分共同产 生的等效均布活荷载为 4.64 kN/m2，由设备 C 组成 部分产生的等效均布活荷载为 3.79 kN/m3。如果这 两组区域位于同一个楼板，考虑梁对楼板的分隔作 用，可以分别取值。但在两者相差不大的情况下， 也可以整个设备房间取较大的值作为楼面等效均布 活荷载。 三、 结语 通过对楼面等效均布活荷载的计算分析可以看 出，对于工业建筑，由于设备原因产生的不均匀楼 面活荷载荷，只要能够提供准确的设备参数以及设 备定位，通过上述的计算方法是可以得到比较准确 的等效均布活荷载值，从而为结构设计提供依据。 当然，上述计算分析主要是针对单向板作用下楼面 等效均布荷载的给出的计算方法，对于双向板以及 悬挑板，由于受力及荷载传到方式的不同，楼面等 效均布活荷载的计算也存在着差异，这些需要在今 后的分析中作进一步的研究。 参考文献 [1]GB50009-2012, 建 筑 结 构 荷 载 规 范 [S]. 北 京: 中 国建筑工业出版社,2012. [2]陈基法,沙志国.建筑结构荷载手册[M].北京:中 国建筑工业出版社,2004. （作者单位：廊坊供电公司电力经济研究所，廊坊 065000）
图 2 设备 A 和 B 组成部分的计算简图 无设备区域的操作荷载 q1=2×5.95=11.9 kN/m， 设备荷载乘以动力系数并扣除设备在板跨内所占面 积上的操作荷载后产生的沿板跨的均布线荷载为： q2=[(2.2 × 4+3.5) × 1.1 － 0.6 × (3.2+0.9) × 2]/0.82=9 N/m。经计算，简支板的绝对最大弯矩 Mmax=30.46 kN.m，有效分布宽度范围内的等效均布活 荷载 qAB1=8Mmax/bL2=2.32 kN/m2。 同理位于 2 轴一侧设备 A 和 B 组成部分产生的 等效均布活荷载 qAB2= 2.32 kN/m2。 综上所述，备 A 和 B 在板有效分布宽度范围内 共 同 产 生 的 等 效 均 布 活 荷 载 qAB=qAB1+ qAB2= 4.64 kN/m2。 （2）计算设备 C 组成部分产生的等效均布活荷 载 qC bcx=bts+h+2 s=2.4+0.12+2×0.05=2.62 m，bcy=bcx +h+2s=1.2+0.12+2 ×0.05=1.42 m ， 符 合 bcx>bcy ， bcy<0.6 L，bcx<L，故 b=bcy+0.7L=4.36 m。由于设备 荷载作用面中心至板非支承边的距离 d=1.6 m<b/2，
The Application of Floor Equivalent Uniform Live Load in Engineering Practice
■ 付守维 王轶伟 ■ Fu Shouwei Wang Yiwei
[摘 要] 文章介绍了工业建筑楼面均布活荷载取值的复杂 性，并结合工程实例给出了楼面等效均布活荷载的计算方 法和计算过程。分析结果表明，只要能够提供准确的设备 参数，通过合理的计算分析是可以得到比较准确的等效均 布活荷载取值，从而为工程实践提供依据。
[Keywords] live load, equivalent uniform, floor, industrial buildings
一、 楼面等效均布活荷载的计算方法 （1）楼面的等效均布活荷载应在其设计控制部
位上根据需要，按内力、变形及裂缝的等值来确定。 一般情况下，可仅按板内分布弯矩等效的原则确定。
1. 设备房间的平面布置 设备房间的平面布置如图 1 所示，楼板厚 0.12 m，面层厚 0.05 m。根据弹性楼板理论，当楼 板的长宽比＞2 时，荷载主要是沿板短边方向的弯 曲作用传递的，沿长边方向传递的荷载可忽略不计， 故本设备房间按单向板考虑，取板的计算跨度 L= 4.2 m。
图 1 设备房间平面布置图 2. 设备尺寸及重量 设备房间共布置了 3 种设备，分别以 A、B、C 表示，其中设备 A 的外形尺寸为 800×600×2 000， 数量 8 个，单体重量 220 kg；设备 B 为 900×600× 2 000，数量 2 个，单体重量 350 kg；设备 C 为 1 200 ×800×2 200，数量 3 个，单体重量 800 kg。 3. 等效均布活荷载的计算 （1）位于 1 轴一侧设备 A 和 B 组成部分产生的 等效均布活荷载 qAB1 设备荷载作用面平行于板跨的计算宽度 bcx=bts+h+2s=0.6+0.12+2×0.05=0.82 m，垂直于板 跨 的 计 算 宽 度 bcy=bcx+h+2s=(3.2+0.9)+0.12+2 × 0.05=4.32 m，符合 bcx<bcy，bcy<2.2L，bcx<L，故荷载 在板上的有效分布宽度 b=2bcy/3+0.73 L=5.95 m，图 2 为板的计算简图。
（5）在局部荷载作用下，单向板内分布弯矩沿 板宽方向不再是均匀分布，而是在局部荷载处具有 最大值，并逐渐向宽度两侧减小，形成一个分布宽 度。现以均布荷载代替，为使板内分布弯矩等效， 可相应确定板的有效分布宽度。
（6）工业建筑楼面上无设备区域的操作荷载 （包括操作人员、工具、原料和成品自重）可按均 布活荷载考虑，取 2.0 kN/m2，设备动力系数取 1.05～ 1.1。 二、 等效均布荷载的计算实例
作品欣赏
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故荷载有效分布宽度应折减，取 b’=d+b/2=3.78 m， 图 3 为板的计算简图。
[关键词] 活荷载 等效均布 楼板 工业建筑
[Abstract] This paper introduces complexity of industrial building floor uniform live load value, and combined with practical engineering gives the calculation method and calculation process of the equivalent uniform live load. Analysis results show that, as long as can provide accurate parameters, through reasonable calculation and analysis can get more accurate equivalent uniform live load, so as to provide the basis for engineering practice.
（2）由于生产、检修、安装工艺以及结构布置 Байду номын сангаас不同，楼面活荷载差别较大时应划分区域分别确 定。
（3）计算时统一假定结构的支承条件为简支， 并按弹性阶段分析内力。
（4）计算时必须明确板面局部荷载实际作用面 尺寸。作用面一般按矩形考虑并假定荷载按 45°扩 散线传递，以便确定荷载传递到板轴心处的计算宽 度。
图 3 设备 C 组成部分的计算简图 经计算，q1=2×3.78=7.56 kN/m，q2=[8×3×1.1 － 1.2 × 0.8 × 3 × 2]/2.62=7.88 N/m ， Mmax= 31.59 kN.m，qC=8Mmax/b’L2=3.79 kN/m2。 4. 计算分析 经过上述计算，由设备 A 和 B 组成部分共同产 生的等效均布活荷载为 4.64 kN/m2，由设备 C 组成 部分产生的等效均布活荷载为 3.79 kN/m3。如果这 两组区域位于同一个楼板，考虑梁对楼板的分隔作 用，可以分别取值。但在两者相差不大的情况下， 也可以整个设备房间取较大的值作为楼面等效均布 活荷载。 三、 结语 通过对楼面等效均布活荷载的计算分析可以看 出，对于工业建筑，由于设备原因产生的不均匀楼 面活荷载荷，只要能够提供准确的设备参数以及设 备定位，通过上述的计算方法是可以得到比较准确 的等效均布活荷载值，从而为结构设计提供依据。 当然，上述计算分析主要是针对单向板作用下楼面 等效均布荷载的给出的计算方法，对于双向板以及 悬挑板，由于受力及荷载传到方式的不同，楼面等 效均布活荷载的计算也存在着差异，这些需要在今 后的分析中作进一步的研究。 参考文献 [1]GB50009-2012, 建 筑 结 构 荷 载 规 范 [S]. 北 京: 中 国建筑工业出版社,2012. [2]陈基法,沙志国.建筑结构荷载手册[M].北京:中 国建筑工业出版社,2004. （作者单位：廊坊供电公司电力经济研究所，廊坊 065000）
图 2 设备 A 和 B 组成部分的计算简图 无设备区域的操作荷载 q1=2×5.95=11.9 kN/m， 设备荷载乘以动力系数并扣除设备在板跨内所占面 积上的操作荷载后产生的沿板跨的均布线荷载为： q2=[(2.2 × 4+3.5) × 1.1 － 0.6 × (3.2+0.9) × 2]/0.82=9 N/m。经计算，简支板的绝对最大弯矩 Mmax=30.46 kN.m，有效分布宽度范围内的等效均布活 荷载 qAB1=8Mmax/bL2=2.32 kN/m2。 同理位于 2 轴一侧设备 A 和 B 组成部分产生的 等效均布活荷载 qAB2= 2.32 kN/m2。 综上所述，备 A 和 B 在板有效分布宽度范围内 共 同 产 生 的 等 效 均 布 活 荷 载 qAB=qAB1+ qAB2= 4.64 kN/m2。 （2）计算设备 C 组成部分产生的等效均布活荷 载 qC bcx=bts+h+2 s=2.4+0.12+2×0.05=2.62 m，bcy=bcx +h+2s=1.2+0.12+2 ×0.05=1.42 m ， 符 合 bcx>bcy ， bcy<0.6 L，bcx<L，故 b=bcy+0.7L=4.36 m。由于设备 荷载作用面中心至板非支承边的距离 d=1.6 m<b/2，