整理汽车荷载的简化计算

1、精品文档汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅中国建筑设计研究院（100044）汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结 构设计者关注。结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。轮压荷载作 用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算 轮压的等效均布荷载是比较困难的， 且从工程设计角度看，也没有必要。“等效”和“折减” 的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。本文推荐满足工程设 计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。1.影响等效均布荷载的主要因素1）跨度等效均布荷载的数值与构件

2、的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用 位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等） 的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。2）动力系数汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板 的动力影响已经不明显，可取动力系数为 1.0。见表1。荷载规范表4.1.1中给

3、出的车 辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。表1汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数覆土厚度（m）0.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70动力系数1.301.271.241.201.171.141.101.071.041.00注：1.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.当直接采用荷载规范表4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。3）覆土层厚度1）荷载规范表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等 效均布荷载。2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用（车轮压

4、力扩散角，在混凝土中按 450考虑，在土中可按300考虑），覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足够 厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。当覆土层厚度足够时，可按 汽车在合理投影面积范围内的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。覆土厚度足够时消防车的荷载精品文档精品文档汽车类型100kN汽车150kN汽车200kN汽车300kN汽车550kN汽车何载(kN/m 2)4.36.38.511.311.4覆土厚度取小值hmin （ m）2.52.42.42.32.6足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。足够的覆土厚度数值

5、应根据工程经验确定， 当无可靠设计经验时， 可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积（图1）确定相应的覆土厚度为hmin,当实际覆土厚度hhmin时，可认为覆土厚度足够。以300kN级汽车为例（图1）：考虑汽车合理间距（每侧600mm后汽车的投影面积为（8+0.6） X（2.5+0.6） =26.66m2后轴轮压占全车重量的比例为 240/300=0.8取后轴轮压的扩散面积为0.8）26.66=21.33m2根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积有：(2 +2htan300)(2 十2htan300) =(2 +2htan300)2 21.33 ,车身合理投影

6、范围内的平L r. -1 t1足够的覆土层厚度计算示息（单位:图12.等效均布荷载的折减则：h 2.28m,取h=2.3m,此时可确定为覆土层厚度足够,占拓轮上电才修就均重量为 300/26.66=11.3 kN/m1）荷载规范按跨中弯矩相等的原则进行等效荷载的计算，并将其用于所有的各类 构件（板、梁、柱和墙等）全部效应（弯矩、剪力、轴力等）的设计计算。采用的是按构 件类型及从属面积折减的方法。2）对现浇梁板结构，汽车轮压荷载在地下结构顶板及顶板梁内都有分布和传递，结 构设计时可将轮压荷载按：楼板一次梁一主梁的路径传递，以简化设计过程。楼板传递给 相应支承构件（次梁、主梁、柱或墙等）的等效均布

7、荷载应按荷载规范第4.1.2条的要求进行相应的折减。精品文档精品文档3）由于等效均布荷载与其效应具有一一对应的关系，不同效应之间的等效均布荷载 不同，原则上不能通用。可以发现，此处的等效均布荷载的折减又是一次更大程度的近似 过程。同时也再次表明，对等效均布荷载进行所谓精细计算是没有意义的，计算以满足工 程精度为宜。3.汽车等效均布荷载的简化计算1）荷载规范明确规定了等效均布荷载的计算原则，但由于消防车轮压位置的不 确定性，实际计算复杂且计算结果有时与规范数值出入很大。特殊情况下（如双向板等），等效均布荷载的计算结果明显不合理，当支承情况越复杂、局部荷载的作用面积越小、板 顶面层或覆土层很薄时，

8、等效均布荷载的数值偏差幅度越大，因此，应注意对等效均布荷 载的比较并合理取值。举例说明如下：某简支双向板，跨度lx=ly=2m板厚h=150mm其上彳用有300kN级消防车，已知后轴轮压P=60kN轮压着地面积为0.2 x 0.6m,动力系数1.3,板顶面混凝土面层s=100mm 厚求qe。解：考虑板顶混凝土面层对轮压的扩散作用，在混凝土内的轮压扩散角按450考虑（见 图2）,查建筑结构静力计算手册（第二版）表4-29, ax=0.2+2X0.1=0.4m, ay =0.6+2X0.1=0.8m, ax/lx=0.4/2=0.2 , ay/lx=0.8/2=0.4 ,考虑动力系数后 q =1.

9、3P/aay） =1.3 X 60/（0.4 X 0.8）=244 kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩 M xmax = 0.1434 x 244X 0.4 X 0.8=11.2 kN.m,M vmax =01176 X 244X0.4 X 0.8=9.18 kN.m6.0等效均布荷载（kN/m2）35.033.131.329.427.525.623.821.920.0（2）不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载的调整系数，按表 4确定表4消防车轮压作用下，不同覆土厚度时的等效均布荷载调整系数覆土厚度（m）2.50调整系数1.000.920.830.750.660.580.490.410.32

10、（3）综合考虑板跨和不同覆土层厚度时，消防车轮压等效均布荷载见表5、6表5消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值（kN/m2）板跨（m）覆土厚度（m）2.50235.032.029.126.123.220.217.214.311.3表6消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值（kN/m 2）板格的短边 跨度（m）覆土厚度（m）2.502.035.032.029.126.123.220.217.214.311.32.533.130.427.724.922.219.516.814.011.33.031.328.826.323.821.318.816.313.811.33.529.427.124.922.620.318.115.813.611.34.027.525.523.521.419.417.415.413.311.34.525.623.822.020.318.516.714.913.111.35.023.822.220.619.117.516.014.412.911.35.521.920.619.217.916.615.314.012.611.36.020.018.917.816.715.714.613.512.411.34.结论1）汽车的等效均布荷载与板跨、覆土层厚度等密切相关；2）汽车的等效均布荷载还与效应的选择有关，效