大型汽车等效均布活荷载取值研究_桑梓

据《全国民用建筑工程设计技术措施》2009 版附录 F 参 考荷载资料介绍，民用建筑设计中的汽车活荷载可根据设 计需要按城 － A 级和城 － B 级车辆荷载的标准载重汽车确 定，其技术数据如图 1 ～ 2 所示。本文中的所有分析都是基 于此两类车辆荷载。
同时，本文的分析主要是根据一个实际工程展开，工 程为遂宁市某双层仓库。仓库的第二层将会允许大货车驶 入进行装载及卸货。本建筑柱网尺寸大部分为 16. 4 m × 18 m，车辆行驶沿 18 m 方向。
3楼板
本文对于楼板等效均布活荷载取值的确定主要是通过
图 5 SAP2000 楼板有限元模型
城 － A 级： 51. 2 kN / m2 城 － B 级： 43. 9 kN / m2 城 － A 级车辆荷载单独轮压较重，因此城 － A 级车辆 荷载所求等效均布活荷载超出城 － B 级约 16. 7% 。 需要说明的是图 5 中所示楼板四边均为简支。这样建 模得到的是一个较保守且具代表性的楼板等效均布活荷载。 更精确的做法可以考虑四边固支并提取支座附近最大上部 弯矩比值，这样一来，所求得的等效均布活荷载可被用来 计算楼板负筋。用本文介绍方法针对不同板跨所求出的等 效均布活荷载与参考文献 ［5］ 中表 F. 2 － 2 所提供的荷载 基本一致。
参 考 文 献：
［1］ 王燕，李祖良，刘欣海． 多层仓库超规范车辆活荷载布置简化方 法［J］． 中国海港建设，2010，5（ 10） ： 22 － 25．
［2］ 兰 翃，朱 禛 峰． 地 下 室 顶 板 楼 盖 梁、板 消 防 车 荷 载 取 值 探 讨 ［J］． 工程建设与设计，2010，48（ 2） ： 49 － 53．
30
70 70Fra Baidu bibliotek
100
80
总重/700 kN
3.6 1.2 6.0
7.2
18.0
0.6 1.8 0.6 3.0
0.6
0.25
0.6
0.25
0.25
图 1 城 － A 级标准车辆纵向和平面布置
车轴编号 轴 重 /kN 轮 重 /kN 总重/300 kN
1
23
60
120 120
30
60 60
3.6 1.2 4.8
城 － A 级车辆荷载等效均布活荷载： 19. 1 kN / m2 城 － B 级车辆荷载等效均布活荷载： 15. 8 kN / m2 此方法通过求两模型对应位置的弯矩比值得到等效均 布活荷载。这个方法只考虑了弯矩的对应，同时应考虑剪 力的对应比值。不过，通常情况下，对应剪力所求比值一 般很大，反映了当大型车辆的最大轮压直接作用在次梁上 的极端情况。用此等效均布活荷载设计结构过于保守，次 梁的抗弯能力富余过大，不经济。因此，本文建议通过对 比弯矩求取等效均布活荷载，在按此荷载完成设计后，单 独校核每根梁的抗剪能力以满足轮压的极端不利布置情况。
0.25
0.6 1.8 0.6
0.6
0.25
0.25
0.25
图 2 城 － B 级标准车辆纵向和平面布置
图 3 对于框架梁柱最不利的荷载布置图
作者简介： 桑梓( 1984 － ) ，男，四川成都人，助理工程师，主要从事建 筑结构设计。
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2014年 4 月
Sichuan Building Materials
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
Sichuan Building Materials
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1672 － 4011． 2014． 02． 024
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2014年 4 月
大型汽车等效均布活荷载取值研究
桑梓
（ 中国建筑西南设计研究院有限公司，四川 成都 610041）
图 4 中虚线所代表的是车道。在 SAP2000 中模拟城 － A 级和城 － B 级 车 辆 荷 载 （ 考 虑 1. 33 汽 车 荷 载 冲 击 放 大 系 数） ，并将这两类车辆荷载加载于图中所示的 4 条车道（ 16. 4 m 跨最多允许 4 辆车并排行驶） 。SAP2000 计算出最不利情 况。通过找到模型中次梁中部及端部最大的弯矩，并与全 楼面只加载了均布单位 1 荷载的相同模型对比，求得两者 最大弯矩的比值，这个比值即为用于计算次梁所用的等效 均布活荷载。
26.0
22.1
15.6
24.0
20.4
14.3
22.0
18.7
13.0
20.0
17.0
11.7
18.0
15.3
10.4
16.0
13.6
9.1
14.0
11.9
7.8
12.0
10.2
6.5
10.0
8.5
5.2
8.0
6.8
3.9
6.0
5.1
2.6 1.3 0.0
4.0
3.4
2.0
1.7
0
0.0
图 4 SAP2000 整体结构模型及车辆荷载设置
4结论
1） 对于框架梁和柱的等效均布活荷载，可取满布车辆
荷载所等效而来的值即可；
2） 对于次梁的取值，应考虑车辆的不利布置因素，影
响线分析是一个可靠的手段。需要注意的是，次梁的抗剪
应单独校核；
3） 而对于板的取值，需要考虑埋深及板跨大小。具体
取值可参考文献 ［5］ 表 F. 2 － 2。
［ID： 001145］
有限元分析。板跨大小为 4. 2 m × 3 m。在考虑了埋深及覆 土中扩散角的作用后，将扩散到楼层结构板上的荷载面积 及荷载大小输入进图 5 所示的计算模型中。考虑材料弹性， 算出板中心最大底部弯矩，并与只输入了均布单位 1 荷载 的相同模型进行比较，两者的比值即为等效均布活荷载的 取值。
16.9
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
2次梁
计算次梁等效均布活荷载取值需要建立一个整体模型， 如图 4 所示。模型需要反映所设计建筑的基本结构形式， 所有构件截面大小不应和实际设计截面相差太远，这些细 节会直接影响结构的刚度，最终会影响弯矩的分配，导致 所求的等效均布活荷载失真。
1 框架梁及柱
对于框架梁及柱而言，最不利的荷载布置即为满布城
－ A 级或者城 － B 级车辆荷载。针对本文中所用 18 m × 16. 4 m 柱网，考虑各种因素（ 建筑限制、车最小间距等） 后 最不利荷载布置如图 3 所示。通过计算总的荷载除以总的 受荷面积得到计算框架梁柱的等效均布活荷载，计算中保 守考虑 1. 33 冲击增大系数：
摘 要： 本文提供超规范大型车辆活荷载取值的简化
方法，根据分析各构件在工程中的重要性及各行车荷载的
不利分布，尤其是通过 SAP2000 的影响线分析功能，总结
了针对主要梁柱、次梁、板的等效均布荷载取值。通过对
比发现，为了达到经济性及安全性指标，在实际工程中不
宜简单地对梁板柱采用统一的车辆活荷载取值，而应分情
［3］ 朱炳寅． 汽车等效均布荷载的简化计算［J］． 建筑结构技术通 讯，2009，39（ 3） ： 17 － 18．
［4］ GB50009 － 2012 建筑结构荷载规范［S］． ［5］ 住房和城乡建设部工程质量安全监管局． 全国民用建筑工程设
计技术措施（ 2009 版） 结构（ 结构体系） ［S］．
况而定。普遍来讲，计算板配筋时，等效活荷载取值较大;
计算主次梁时，所取等效活荷载较计算板时偏小，但最后
应校核次梁抗剪能力。本文提供的等效均布活荷载可为类
似工程项目提供参考。
关键词： 车辆活荷载; 等效均布荷载; 荷载简化; 板
荷载; 影响线 中图分类号： TU312 + . 1
文献标志码： B
文章编号： 1672 － 4011（ 2014） 02 － 0053 － 02
城 － A 级： 1. 33 × （ 4 × 700） / （ 16. 4 × 18） = 12. 6kN / m2 城 － B 级： 1. 33 × （ 12 × 300） / （ 16. 4 × 18） = 16. 2kN / m2
车轴编号
1
23
4
5
轴 重 /kN
60
140 140
200
160
轮 重 /kN
0前言
随着城市的发展，建筑形式的变化，对于能承受大型 汽车荷载作用的结构需求逐渐增多。很多地下室顶板或者 楼层板按照建筑要求，需要能够承受消防车甚至更大型的 车辆荷载。根据现行国家标准 GB50009 － 2012《建筑结构荷 载规范》表 5. 1. 1 规定，对于汽车通道及车库的双向板楼盖 （ 板跨不小于 3 m × 3 m） ，活荷载标准值应不小于 35 kN / m2 ，对于双向板楼盖（ 板跨不小于 6 m × 6 m） ，活荷载标准 值应不小于 20 kN / m2 。如果在计算构件配筋时按照上述统 一取荷载值，得到的结果可能过于保守。《建筑结构荷载规 范》表 5. 1. 1 注 3 规定 “当不符合本表的要求时，应将车轮 的局部 荷 载 按 结 构 效 应 的 等 效 原 则，换 算 为 等 效 均 布 荷 载”。根据此条文以及参考文献 ［1 ～ 3］ 提到的等效均布荷 载的理论，在实际工程中可以通过分析将实际受荷情况转 化为等效均布荷载输入到模型中进行构件验算，这样做可 以在保证工程安全的同时达到经济指标。