汽车荷载与轮压

对荷载规范第4.1.1条的理解与应用（建筑结构.技术通讯） (2007-08-01 19:41:13)

对荷载规范第4.1.1条的理解与应用

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一规范的规定

见建筑结构荷载规范GB 50009-2001（以下简称荷载规范）第4.1.1条

二对规范规定的理解

荷载规范表4.1.1可从以下三方面理解：

1．表4.1.1中的均布活荷载为作用在楼面上的荷载，需要说明的是：表中的所有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，用于楼面梁柱墙及基础计算时的荷载需按荷载规范第条要求折减

2．符合表4.1.1注3规定时，按表中数值取用

3．不符合表4.1.1注3规定（如汽车总重量大于300kN等）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

三结构设计的相关问题

1．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4.1.1-1

表4.1.1-1 汽车轮压荷载传至楼板和梁的动力系数

覆土厚度（m）≥动力系数

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

2．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，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（表4.1.1中第8项数值）与其楼面实际荷载混为一谈，当楼板的形式及支承情况不同时楼面等效荷载的计算数值也不相同等效荷载数值的不同不是楼面实际荷载的不同，而是在相同楼面荷载（客车荷载）下，不同形式楼板按跨中弯矩相等折算出的等效荷载数值不同，因此，结构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2.5m×4.5m）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，现举例说明之

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4.1.1-3可知：30t消防车在车身平面内的平均荷载仅为m2，显然消防车的任何排列方式均不可能达到表中35 kN/m2的荷载数值

3．荷载规范条文说明中指出，对20~30t的消防车，可按最大轮压为60kN作用在0.6m×0.2m 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）（以下简称结构技术措施）图2.3.2和图确定汽车纵横方向的排列间距

表4.1.1-2 各级汽车荷载的主要技术指标

主要指标单位汽车-10级

汽车-超10

级

汽车-20级汽车-超20级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kN————2×120后轴重力kN701001302×1202×140

轴距m+3++7+

轮距m

前轮着地宽度及长度m×××××中、后轮着地宽度及长

度

m×××××

车辆外形尺寸（长×宽）m×××××

车身投影范围的平均重

量

kN/m2

4．各类汽车在其投影面积范围（考虑汽车之间的纵向及横向最小间距均为600mm）内的平均荷重见表4.1.1-3

表4.1.1-3 覆土厚度足够时消防车的荷载

汽车类型100kN汽车150kN汽车200kN汽车300kN汽车550kN汽车荷载(kN/m2)

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，土压力系数值一般取

四设计建议

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4.1.1-1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）在汽车荷载作用下，管沟壁或地下室外墙的侧向压力如图4.1.1-1；

图4.1.1-1管沟壁或地下室外墙的侧向土压力

图4.1.1-2 不考虑轮压扩散时的土压力图考虑轮压扩散时的土压力

（= ）（＜）

当上端自由下端固定时，在宽度范围内，墙底总弯矩：

（4.1.1-1）

当上端简支下端固定时，在宽度范围内，墙底总弯矩：

（4.1.1-2）

式中汽车荷载在深度为及处的水平侧压力；

汽车荷载在深度为及处的水平侧压力分布宽度，其值=轮宽+两侧各按300角向下扩散的宽度

表4.1.1-4 主动土压力系数

土的内摩擦角150200250300350400450

2）依据城市供热管网结构设计规范CJJ 105-2005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4.1.1-1中扩散角=450；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，即相当于取图中扩散角=350

（4）主动土压力系数见表4.1.1-5；静止土压力系数取

（5）静止土压力系数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4.1.4-5

表4.1.1-5 静止土压力系数

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

~~~~~

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，应取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，即考虑地震往复作用对接近地表之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计算，而地下室底部土压力系数可按主动土压力系数计算（见图4.1.1-3）而在挡土墙的裂缝宽度计算中，则地下室的土压力均宜按表取用主动土压力系数（见图）

图4.1.1-3 承载能力极限状态计算时的土压力取值图正常使用极限状态计算时的土压力取值