消防车荷载的探讨

消防车荷载的探讨

李欣珏

西安建筑科技大学土木学院710000

摘要：消防车荷载本身较大，对结构构件截面尺寸、层高与经济性影响显著，如何合理处理楼盖体系，减少消防车荷载的影响，是建筑设计能否成功的重点问题。

关键词：消防车荷载；合理处理

2018年上半年，我们开了《荷载与结构设计方法》课程，个人对荷载的计算方法很感兴趣，暑假在设计院实习时，借了本《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》进行学习。

在学习《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》表5.1.1《民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数》时，我发现，数值最大的要数消防车荷载，最大取值达到35KN/m2，最小取值也有20KN/m2。这么大的荷载对结构构件的影响一定很大，瞬间产生了强烈的掌握它的动力。

一、什么时候要考虑消防车荷载？

众所周知，消防车荷载与建筑产生联系，一般是在建筑发生火灾等特殊情况需要消防车现场扑救的时候，而建筑设计中考虑消防车荷载，一般应是在消防车能到达的部位，就是在地下室的顶板，地下室顶板的梁、板、柱等构件设计时均要考虑消防车荷载。

那么，什么情况下可以不考虑消防车荷载呢？

1、《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》5.1.3条规定：“设计基础时可不考虑消防车荷载”。

2、计算普通现浇混凝土构件挠度和裂缝时不考虑消防车荷载。根据《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》第7.1.2条规定“计算普通现浇混凝土构件的最大裂缝宽度时，按准永久组合并考虑长期作用影响”，根据《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》表5.1.1，消防车荷载的准永久值系数为0，所以不用考虑。

3、计算地震作用时不考虑消防车荷载。由于地震为瞬时荷载，消防车荷载作用的时间短，概率小，二者同时作用的可能性几乎没有，所以在计算地震作用时，消防车荷载的重力代表之系数一般取为0。

二、消防车荷载的取值方法

现在地下室功能以车库和商业居多，大多数是大柱网平面。出于排水管网敷设和绿化需要，地下室顶板上面会覆土，覆土厚度一般不少于0.9米。根据《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》附录B“消防车活荷载考虑覆土厚度影响的折减系数”规定：可对楼面消防车活荷载标准值进行折减，折减系数按表B.0.1和B.0.1采用。为便于计算，这里覆土厚度取1.5米，覆土应力扩散角取35o，板顶折算覆土厚度=1.5米。

消防车荷载属于活荷载，荷载标准值很大，但出现的概率较小，作用的时间也很短。所以在结构设计时，允许对梁、柱等构件的消防车荷载进行较大的折减。

地下室顶板消防车荷载的取值方式按照表5.1.1列举的情况说明如下：

1、单向板楼盖（板跨不小于2m）：单向板板跨在2m~4m之间时，可按跨度在（35~25）KN/m2范围内线性插值确定。2m时，取值为35KN/m2；4m时，取值为25KN/m2。

板跨为2m时，考虑覆土影响折减系数为0.82；板跨为4m时，考虑覆土影响折减系数为0.81；结构计算时折减系数主梁可取0.6，次梁取0.8，柱按照实际情况考虑；

计算主梁时消防车荷载为板跨2m：35x0.82x0.6=17.22KN/m2

板跨4m：25x0.81x0.6=12.15KN/m2

计算次梁时消防车荷载为板跨2m：35x0.82x0.8=23KN/m2

板跨4m：25x0.81x0.8=16.2KN/m2

2、双向板楼盖（板跨不小于3mx3m，小于6mx6m）：双向板楼盖板跨介于3mx3m和6mx6m之间时用线性插值法取值。3m时，取值为35KN/m2；不小于6m时，取值为20KN/m2。

板跨3m时，考虑覆土影响折减系数为0.79；板跨6m时，考虑覆土影响折减系数为1.0。结构计算时折减系数梁可取0.8，柱按照实际情况考虑；

计算梁时消防车荷载为板跨3m：35x0.79x0.8=22.12KN/m2

板跨6m：20x1.0x0.8=16KN/m2

3、无梁楼盖（柱网不小于6mx6m）：取值为20KN/m2。规范没有规定关于无梁楼盖体系中相关构件计算时的折减系数，也没有规定考虑覆土影响折减系数，这里视为无需折减。

三、考虑消防车荷载时，楼盖如何设计最合理？

由于消防车荷载本身较大，对结构构件截面尺寸、层高与经济性影响显著，从上述数据可以看出，板跨不同，消防车荷载差别很大。如何合理处理地下室顶板楼盖体系，减少消防车荷载的影响，是建筑设计能否成功的重点问题。

地下室顶板楼盖体系一般分为单向板楼盖、双向板楼盖、无梁楼板楼盖和大板楼盖四种，分别分析如下（柱距取8.4mx8.4m）：

1、单向板楼盖：在8.4m之间在一个方向设置2道次梁，形成单向板。此时板面消防车荷载取31KN/m2，主梁取15KN/m2，次梁取20KN/m2。此时板跨仅为2.8m，配筋较小。主梁受集中力较小且不在跨中，截面配筋较小。

2、双向板楼盖：在8.4m中间双向分别设置1道次梁，形成双向板。此时板面消防车荷载取29KN/m2，梁取20KN/m2。此时板跨为4.2m，配筋较1大，主梁跨中受较大集中力，截面配筋较1大。

3、无梁楼盖：在8.4m中间双向设置间距1000左右的次梁，形成双向密肋式楼盖。此时板面消防车荷载取20KN/m2，梁取20KN/m2。此时周边主梁受力状况接近均布荷载，截面配筋较1，2小。板厚取0.15m即可。

4、大板楼盖：在8.4m中间不设置任何梁，直接将板加厚，满足挠度要求。此时板面消防车荷载取20KN/m2，梁取16KN/m2。但是板厚至少0.24m，自重很大且存在较大开裂风险。

综上所述，无梁楼盖的板厚、受力情况及梁截面配筋等均优于其它方案，单向板楼盖方

案优于双向板楼盖，双向板楼盖方案优于大板楼盖，除非是功能限制，一般不推荐采用大板方案。

四、考虑消防车荷载时存在的一些技术问题

据了解，由于消防车荷载对结构设计的经济性影响较大，在一些较大的楼盘，开发商会

要求在地下室顶板上面指定消防车道和消防回车场的位置，设计中仅对消防车道和消防回车场部位考虑消防车荷载。这种处理方式确实比较经济，但是存在一定的安全隐患，因为如果发生火灾，消防车为了尽快实现扑救，有时候可能不会按照消防车道的设计行车，那样就在没有考虑消防车荷载的区域施加了该荷载，这个区域的结构构件无法承载，可能会出现变形破坏，甚至是局部垮塌现象，非常危险。

目前结构设计所用的PKPM软件中，没有专门定义消防车荷载的功能，只能作为活荷载

人工手动输入数据，计算主次梁时荷载要反复变换，操作不方便且容易出错；基础数据导出时，大多数设计人员并没有对消防车荷载进行处理，所以其实基础设计时也考虑了消防车荷载的影响，并未实现规范规定的“设计基础时可不考虑消防车荷载”条款，也造成了不必要的浪费。建议PKPM软件将这部分加以完善。

后记：在设计院实习和写这篇文章时，得到了前辈们无私的帮助与指点，在此一并致谢！