汽车等效均布荷载的简化计算(可编辑)

汽车等效均布荷载的简化计算

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设计交流

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

汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考

及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。结构设计的关虑。当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内

键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。轮压荷载作的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。

用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了一定难覆土厚度足够时消防车的荷载表2

度，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困汽车类型 100kN 150kN 200kN 300kN 550kN

2

难的，且从工程设计角度看，也没有必要。“等效”和“折荷载/kN/m 4.3 6.3 8.5 11.3 11.4

覆土厚度最小值hmin/m 2.5 2.4 2.4 2.3 2.6

减”的本质都是“近似”，且其次数越多，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

足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和

简化计算方法，供读者参考。重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。足够

1 影响等效均布荷载的主要因素的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验

1.1跨度时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车

等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相投影面积（图 1）确定相应的覆土厚度为 hmin ，当实际覆土

同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载厚度 h≥hmin 时，可认为覆土厚度足够。

的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。以300kN级汽车为例（图1）：

结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，考虑汽车合理间距（每侧600mm）后汽车的投影面积为

（8+0.6 ）×（2.5+0.6 ）=26.66m2

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，其最大效应把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）不后轴轮压占全车重量的比例为 240/300=0.8

同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近取后轴轮压的扩散面积为 0.8×26.66=21.33m2

似的过程。根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽

1.2 动力系数车投影面积有：

0 0 0 2 ≥21.33

汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷

(2 +2h tan 30 )(2 +2h tan 30 ) (2 +2h tan 30 )

载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考

则：h≥2.28m，取h=2.3m，此时可确定为覆土层厚度足够，

虑其有利影响。而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板

车身合理投影范围内的平均重量为300/26.66

=11.3 kN/m2 。

的动力影响已经不明显，可取动力系数为 1.0(表 1)。《荷

载规范》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。

汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数表1

覆土厚度/m 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60

0.65 ≥0.70

动力系数 1.30 1.27 1.24 1.20 1.17 1.14 1.10 1.07

1.04 1.00 图1 足够的覆土层厚度计算示意/m

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

2 等效均布荷载的折减

定；2 ）当直接采用《荷载规范》中第 8 项规定的数值时，无需

1）《荷载规范》按跨

中弯矩相等的原则进行等效荷载的

再乘以表中数值。

计算，并将其用于所有的

各类构件（板、梁、柱和墙等）全

1.3 覆土层厚度

部效应（弯矩、剪力、轴力等）的设计计算。采用的是按构

1）《荷载规范》项所规定的汽车荷载，

件类型及从属面积折减的方法。

是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。

2）对现浇梁板结构，汽车轮压荷载在地下结构顶板及

2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用(车

顶板梁内都有分布和传递，结构设计时可将轮压荷载按：楼

轮压力扩散角，在混凝土按 45°考虑，在覆土中可按 30°

板→次梁→主梁的路径传递，以简化设计过程。楼板传递给

考虑)，覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足

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相应支承构件（次梁、主梁、柱或墙等）的等效均布荷载应（300kN级）轮压作用下，满足工程设计精度要求的等效荷

按《荷载规范》求进行相应的折减。载计算表，供设计者选择使用。

3）由于等效均布荷载与其效应具有一一对应的关系，（1）不同板跨时，双向板等效均布荷载见表3。

不同效应之间的等效均布荷载不同，原则上不能通用。可以消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载表 3 发现，此处对等效均布荷载的折减又是一次更大程度的近似板跨/m 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 ≥6.0

过程。同时也再次表明，对等效均布荷载进行所谓精细计算等效均布荷载/kN/m2 35.0 33.1 31.3 29.4 27.5 25.6 23.8 21.9 20.0

是没有意义的，计算以满足工程精度为宜。

（2）不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载

3 汽车等效均布荷载的简化计算

的调整系数，按表4 确定。

1）《荷载规范》明确规定了等效均布荷载的计算原则，

等效均布荷载调整系数表 4

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

覆

土厚度/m ≤0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ≥2.50 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、调整系数 1.00 0.92 0.83 0.75 0.66 0.58 0.49 0.41 0.32 局部荷载的作用面积越小、板顶面层或覆土层很薄时，等效