淺談住宅建筑消防車荷載問題

一、前言
   目前城市建設中，受建筑面積的限制，為了充分地利用土地面積，一般地下室的外墻是沿著紅線規(guī)劃，在地下層的平面上都有園林綠化與車行通道，車行通道大多 同時兼做為消防車道。由于覆土層較厚，關于消防車荷載的取值、覆土對于輪壓荷載的擴散作用，以及消防車荷載對環(huán)境層管溝側壁和主樓地下室外墻的內(nèi)力影響成 為設計的重要環(huán)節(jié)，因為它直接關聯(lián)著工程的安全性以及經(jīng)濟性。準確合理的住宅建筑消防車荷載的取值設計是保障消防安全的前提。
  二、現(xiàn)狀分析
   在目前城市建設的項目中，主要以高層住宅建筑居多，其中絕大部分都需要設置大面積的地下停車場，地下室頂板往往作為小區(qū)綠化層的底板，綠化層通常情況覆 土較厚，上部植被及環(huán)境荷載較大，綠化層內(nèi)設備管線布置較多 住宅建筑的消防車荷載與后期綠化荷載重合。設計人員在工作中，關于住宅建筑消防車荷載取值的 計算，以下問題較為常見：
  (一)跨度的問題所謂消防車荷載，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》表4 1．1中第八項的規(guī)定，是指輪壓直接作用于樓板 上的等效均布荷載，因而與樓板的跨度是有著直接關系的?，F(xiàn)行《建筑結構荷載規(guī)范》規(guī)定：“單向板的樓蓋(板垮不能小于2米)消防車荷載標準值為 35．0kN／m ；雙向板樓蓋(板跨不能小于6米x6米)和無梁樓蓋(柱網(wǎng)尺寸小于6米x6米)消防車荷載標準值為20．0kN／m~o[2J”規(guī)范的 規(guī)定較為片面，較多設計者往往會覺得較難對實際設計中各種復雜情況一一加以區(qū)別取值，于是在實際設計中通常會不管具體情況，單向板一律取值 35．0 kN／m ，雙向板一律取20 kN／m ，但往往忽略規(guī)范規(guī)定的前提。例如雙向板是需要板跨不得小于6X6米的。對于小跨的次梁或跨度小于6 米的主梁，就會留下安全隱患。
  (二)覆土層的問題根據(jù)規(guī)范說明，我們應該按照輪壓值擴散，直接運用規(guī)范表4．1．1里面所示的值擴散是不對的。所以，不考慮覆土層的厚度，不計算不利輪壓，將土重與規(guī)范規(guī)定的消防車荷載機械疊加，是容易犯的錯誤。
   (三)對消防車荷載的折減問題根據(jù)規(guī)范4．1-2的規(guī)定．消防車荷載在設計基礎的時候，單向板取值0．5，雙向板與無梁樓蓋取值0．8；在設計樓蓋梁的 時候，前者取0．6，后者則取0．8。所以，使用軟件計算的時候，需要勾選選項荷載折減，如果不選，在荷載輸入的時候應該折減。
  (四)關于 消防車活荷栽的取值結構專業(yè)對于消防車等效活荷載的取值一直廣受爭議，主要原因是目前荷載規(guī)范關于消防車活荷載的取值沒有考慮到頂板的覆土影響。板跨僅限 定單向板不小于2米，雙向板不小于6米。但是影響著消防車活荷載的因素有很多．譬如消防車的排列規(guī)格、覆土的厚度以及荷載的性質等等。對于這個問題，筆者 通過查閱資料。結合實際調(diào)查，得出的結果和之前的部分資料有些微差異，但是，定性結論相同：覆土層厚度增加，等效活荷載值就降低，板跨尺度增加，等效活荷 載數(shù)值同樣降低[41。
  三、解決問題
  針對住宅建筑消防車荷載設計中出現(xiàn)的問題，我們應從以下幾個方面來解決和避免：
   (一)綜合考量根據(jù)消防車主要的技術指標，結合目前大多數(shù)城市住宅建筑的高度一般在3O米以上，建筑面積較大的情況，應該考慮重型的消防車3O噸的滿載 重量。當火警發(fā)生的時候，為了快速有效地撲滅火災，消防隊一般不只出動一輛，有時候七八輛。甚至更多。因而也應該考慮到多輛車荷載這種情況。所以，我們在 進行消防車荷載取值的時候，應該綜合考慮到住宅建筑的高度，面積等因素。
  (二)關于住宅建筑消防車荷栽的計算規(guī)范對如何計算等效均布荷載做 了明確的規(guī)定，但是，由于實際中，消防車輪壓位置的不同導致的不確定性，實際計算數(shù)據(jù)跟規(guī)范的數(shù)值有著大的出入．特別是關于雙向板的問題，此種情況表現(xiàn)更 加明顯。那么，如何解決此類問題呢．建議從以下幾個方面著手：
  首先，我們的設計者可以參考朱炳寅的《建筑結構設計規(guī)范應用圖解手冊》第一篇 第4節(jié)。此節(jié)詳細講訴了關于簡化消防車荷載的計算方．且附有實際應用簡化表格，表格詳細表述了，在不同板跨及不同覆土厚度條件下雙向板的等效均布荷載，以 及綜合考慮以上兩點的同時．計算消防車的輪壓等效均布荷載[51。當然，等效均布荷載它隸屬結構估算，實際工程的操作中應該注意根據(jù)不同的效應，其等效荷 載是不可以通用的。
  第二點，考慮消防車荷載對住宅建筑的管溝壁的影響。按照消防車輪壓荷載最不利于地下管道和溝壁的情況布置，將輪壓荷載與均布土層厚度進行換算，計算因為等代土層而引起的角度破裂。通過迭代計算，從而得到由于管溝及側壁后的填土破壞引起的土側最大壓力。
   第三點．特別注意的是覆土的地下室．土層對地下停車庫的頂部消防車荷載折減作用比較明顯，隨著跨度的增加，土層厚度的增加，該作用更加的明顯，消防車等 效均布荷載在覆土層的折減作用之后，遠遠小于規(guī)范規(guī)定的相似情況沒有考慮覆土層作用時相對應的數(shù)值。甚至大部分情況下．也大于一些設計員們習慣常用的數(shù)值 10 kN／m2~6]。當然，這是在只考慮到板構件等效均布荷載的情況下的研究結果，在設計者實際的計算中，應該將梁、柱等一些構件，以及消防車的沖擊 力等因素予以考慮在內(nèi) 。
  第四點，關于住宅建筑消防車荷載的折減問題。要特別指出的是，現(xiàn)行《建筑結構荷載規(guī)范》表4．1．1中規(guī)定的消防 車荷載均為直接作用在樓面上的荷載，僅可用于樓面板設計計算，用于樓面粱、墻、柱及基礎計算時的荷載須按荷載規(guī)范4．1．2條相應項進行折減。一般情況， 住宅建筑地下室會設計成雙向樓板，主梁跨度往往都大于6米，主梁設計時，應該根據(jù)建筑工程的實際情況，結合覆土層的厚度的擴散作用，取規(guī)范 4．1．2_3)折減系數(shù)進行主梁設計計算。但次梁及樓板設計時，應注意到，通常的地下室頂板次梁梁格一般在2-3米左右．應按實際小板跨考慮覆土擴散后 計算消防車輪壓等效荷載，然后再按規(guī)范4．1．2．3)折減荷載后進行設計?？紤]折減系數(shù)后．可以減少梁與板構件等的高度以及配置鋼筋的量，不但可以增加 地下停車場的使用高度，而且能夠適當減低建筑工程的工程造價。因此，正確考慮折減系數(shù)也是消防車荷載設計的關鍵環(huán)節(jié)。
  四、小結
  本文通過對住宅建筑消防車荷載問題的綜合調(diào)查分析，闡述了目前住宅建筑消防車荷載設計工作中常見的一些問題，并提出了一些解決的方法。希望在實際的工程設計工作中，能夠給同行提供到一定的參考借鑒作用。
   總而言之，消防車荷載的問題決定著住宅建筑建設的經(jīng)濟性和可靠性，準確的消防車荷載能夠保證住宅建筑在出現(xiàn)火警的情況下，消防車隊能夠快速安全進入進行 撲滅工作，保障人民群眾的人身財產(chǎn)安全．我們應該慎重的看待這個問題，為住宅建筑做好意外保險。在條件允許的情況下，應該對板跨以及覆土的情況采取有限元 模型的輸入，從而確定它本身的自震頻率，避免和車輛的荷載共振，利于確定精準的沖擊系數(shù)．從而結構的設計會更加地實際 。從工作量的角度來看，可能設計員 的計算這一塊會有所增加，但是，準確的設計會大大降低部分結構造價，因為精細的設計，混凝土和鋼筋的用量會顯著減少。總體來看，是符合經(jīng)濟效益的，并且也 會帶來良好的社會效益。