消防车等效荷载计算
消防车荷载计算课件
该案例涉及到一个大型工业园区，包括各种厂房、仓 库和生产线等设施。由于工业园区的建筑结构和用途 较为特殊，因此需要进行专业的消防车荷载计算。在 计算过程中，需要考虑设备的重量、建筑物的结构形 式和材料、以及消防车的工作方式和特点等因素。此 外，还需根据实际情况对计算结果进行校核和调整， 以确保建筑物结构的安全性和稳定性。
消防车荷载的应用场景
消防车荷载主要应用于消防通道、消防车道、桥梁、隧道等 场景的计算中，以确保这些结构物在消防车行驶或停放时能 够满足承载要求，保障安全。
在进行消防车荷载计算时，需要考虑多种因素，如消防车的 重量、尺寸、轮胎压力和接触面积等，以及路面材料的抗压 强度和抗剪强度等参数。
02 消防车荷载计算方法
有限元分析方法
定义
有限元分析方法是一种数值分析 方法，通过将结构物离散化为有 限个单元，利用数学模型描述其 受力状态，从而求解结构物的内 力和变形。
适用范围
适用于复杂结构物的受力分析， 如桥梁、隧道等。
计算步骤
建立有限元模型、施加边界条件 和载荷、进行有限元分析、输出 结果。
计算结果的校核与调整
04 消防车荷载的规范与标准
国家相关规范与标准
01
《建筑设计防 火规范》
02
《消防车通道 技术要求》
《消防车荷载 规范》
03
04
《消防车通道 设计规范》
地方相关规范与标准
01
北京市《消防车通道技术要求（暂行）》
02
上海市《消防车通道设计规范（试行）》
广东省《消防车通道技术要求（试行）》
03
国际相关规范与标准
消防车荷载计算课件
目录
Contents
• 消防车荷载概述 • 消防车荷载计算方法 • 消防车荷载对结构的影响 • 消防车荷载的规范与标准 • 实际应用案例分析
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Building Structure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 550kN2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。
消防车荷载计算PPT
考虑了车辆动态效应，更接近实际情况。
计算复杂，需要更多的数据和参数支持，可能存在不确定性。
有限元分析法
定义
有限元分析法是一种数值分析方法，通过将结构离散化为 有限个小的单元（有限元），对每个单元进行受力分析， 进而得到整个结构的受力状态。
优点
可以模拟结构的复杂性和细节，得到更精确的计算结果。
某高层住宅楼的消防车荷载计算
总结词
高层住宅楼的消防车荷载计算需要结合建筑物的特点，考虑消防车停放位置和消防通道的特殊要求。
详细描述
在进行某高层住宅楼的消防车荷载计算时，需要考虑高层住宅楼的特点，如楼层高度、楼面用途等。同时，需要 结合当地的消防规范和标准，考虑消防车停放位置和消防通道的特殊要求。根据这些因素，可以确定各楼层楼面 的活荷载和消防车荷载。
新型消防车及装备研发
高效灭火装备
研发新型高效灭火装备，提高灭 火效率，减少灭火过程中对消防 车的载重压力。
多功能集成
将多种功能集成于消防车及装备 中，如救援、运输、通信等，提 高消防车的综合性能和应对复杂 灾害的能力。
绿色环保的消防车荷载技术
节能减排
采用绿色环保的发动机和传动系统，降低消防车的能耗和排放，减少对环境的影 响。
消防车荷载计算
目录
• 消防车荷载概述 • 消防车荷载计算方法 • 消防车荷载实例分析 • 消防车荷载的优化设计 • 消防车荷载的未来发展
01
消防车荷载概述
消防车荷载的定义
01
消防车荷载是指在消防车行驶或 停放时，对路面或结构物产生的 垂直压力或水平推力。
02
消防车荷载属于可变作用，其值 随消防车的类型、载重、轮胎压 力和路面状况等因素而变化。
消防车荷载计算
消防车荷载对基础的影响
基础沉降
消防车荷载可能引起基础的不均 匀沉降，导致建筑物倾斜或开裂。
基础承载力
消防车荷载对基础承载力有要求， 如果基础承载力不足，可能发生破 坏。
基础稳定性
消防车荷载可能影响基础的稳定性， 导致基础失稳，影响建筑物安全。
消防车荷载对道路的影响
道路承载力
消防车荷载对道路的承载力有要求， 如果道路承载力不足，可能发生沉陷 或损坏。
中型消防车
介于轻型和重型之间，适 用于城市和乡镇的灭火救 援工作。
重型消防车
载水量大，设备齐全，适 用于大型火灾的扑救和救 援工作。
消防车荷载的组成
01
02
03
04
消防车自重
指消防车本身的重量，包括车 体、设备、水箱等。
消防员及装备重量
指参与灭火救援的消防员及其 携带的装备重量。
灭火剂重量
指消防车水箱中的水量或干粉 、泡沫等灭火剂的重量。
谢谢
THANKS
要点一
总结词
要点二
详细描述
工业设施、特殊设备、复杂环境
工业园区通常包含各种工业设施和特殊设备，这些设施和 设备的布局和结构对消防车荷载计算产生一定影响。此外 ，工业园区的环境相对复杂，地面状况、建筑物之间的距 离等也会对消防车的行驶和作业造成一定影响。因此，在 计算消防车荷载时，需要充分考虑这些因素，以确保消防 车在紧急情况下能够快速有效地进行灭火和救援工作。
动力有限元法
总结词
动力有限元法是一种基于数值模拟的计算方法，通过建立结 构的有限元模型，模拟消防车行驶时对结构的动态响应。
详细描述
动力有限元法考虑了消防车行驶过程中产生的动荷载，能够 模拟结构在不同频率和幅值的振动下的响应。该方法精度高 ，适用于复杂结构和非线性分析，但计算量大，需要高性能 计算机和专业的数值分析软件。
消防车活荷载计算(双向板)
2.70
覆土厚度S（m)=
1.00
1.00
折算覆土厚度Sp=
1.00
1.00
消防车活载覆土折减系数=
0.89
0.88
消防车活载按板跨插值结果=
33.75
35.00
综合考虑覆土后消防车计算活荷载=
30.1
模型中输入的活荷载（加权平均）=
30.4
②、消防车道主梁、墙柱活荷载取值：
消防车主梁、墙柱活载按梁跨插值
主梁跨度（m）=
8.10
6.50
折算覆土厚度Sp=
1.00
1.00
消防车活载覆土折减系数=
1.00
1.00
双向板楼盖主梁折减系数=
0.80
0.80
消防车活荷载插值结果=
20.00
20.00
综合考虑覆土后消防车计算活荷载=
16.0
16.0
模型中输入的活荷载（加权平均）=
16.0
0.81
0.92
2.5
0.57
0.62
0.7
0.81
3.0
0.48
0.54
0.61
0.71
2、根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012 ）表5.1.1：
表5.1.1(8)双向板消防车活荷载
板跨（m)
消防车活载
3
35
6
20
3、根据《建筑结构荷载规范
》（GB 50009-2012 ）附录 板顶折算覆土厚度Sp应按下式
计算:
Sp=1.43s·tanθ
式中：S——覆土厚度
θ——覆土应力扩散角，不大
于45°
注：本工程应力扩散角取35°
消防车荷载计算
01
02
03
04
Hale Waihona Puke 0506消防车荷载计算的主要参数
消防车总重量：包括车辆自重、水箱、泡沫罐、消防器材等
消防车最大载水量：水箱的最大容量
消防车最大泡沫量：泡沫罐的最大容量
消防车最大灭火剂量：灭火剂罐的最大容量
消防车最大救援人数：车辆可容纳的救援人员数量
消防车最大救援设备数量：车辆可携带的救援设备数量
消防车最大行驶速度：车辆在满载状态下的最大行驶速度
定期对消防车进行清洗和打蜡，保持其外观整洁
定期对消防车的水泵、水箱等部件进行维护和保养，确保其正常工作
定期对消防车的电气系统进行维护和保养，确保其正常工作
5
火灾预防的基本原则
消除火灾隐患：定期检查和维护消防设施，确保消防设施完好有效
01
提高消防安全意识：加强消防安全教育，提高公众消防安全意识和自救互救能力
消防车最大爬坡能力：车辆在满载状态下的最大爬坡能力
消防车荷载计算的计算方法
确定消防车的类型和规格
01
计算消防车的总重量和重心位置
02
计算消防车的荷载分布和荷载系数
03
计算消防车的最大荷载和荷载极限
04
计算消防车的稳定性和抗倾覆能力
05
计算消防车的制动距离和制动性能
06
3
消防车荷载计算中的常见错误
运输：消防车可运输消防队员和消防器材，快速到达火灾现场。
03
指挥：消防车配备通信设备，可进行现场指挥和调度。
宣传：消防车可进行消防知识宣传，提高公众消防安全意识。
05
消防车的维护和保养
定期检查消防车的各种设备，确保其正常工作
定期更换消防车的机油、机滤、空滤等零部件
关于消防车荷载的简化计算
关于消防车荷载的简化计算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，对双向板问题更加突出.为方便设计，并应网友的要求，此处提供满足工程设计要求的等效荷载计算表（此为博主正在编辑整理的书稿内容），供设计者选择使用。
1．不同板跨时，双向板等效均布荷载的简化计算表格表1中列出了在消防车（300kN级）轮压直接作用下，不同板跨的双向板其等效均布荷载简化计算数值，供读者参考。
表1 消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载2. 不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载的简化计算不同覆土厚度时，对消防车轮压等效均布荷载数值的计算可采取简化方法，考虑不同覆土厚度对消防车轮压等效均布荷载数值的影响，近似可按线性关系按表2确定。
表2 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的确定考虑板跨和不同覆土层厚度确定消防车轮压作用下的等效均布荷载数值时，可采用简化计算方法，参考表-3，表-4确定不同板跨、不同覆土层厚度时的等效均布荷载数值。
表3 消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值(kN/m2)表4 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)4. 等效均布荷载属于结构估算的范畴，追求过高的计算精度对工程设计而言没有必要。
实际工程中应注意效应的统一性，即注意在不同效应时，等效荷载不可通用。
自从我的《建筑结构设计规范应用图解手册》出版以来，常有读者就第13页表4.1.1-3的“覆土厚度足够”提出量化要求，今补充说明如下：表4.1.1-3 覆土厚度足够时消防车的荷载足够的覆土厚度指：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确定（如：300kN级汽车，汽车的合理投影面积为（8+0.6）×（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，相应的覆土厚度为hmin，当实际覆土厚度h≥hmin时，可认为覆土厚度足够）取表中hmin 数值。
不同板跨的消防车荷载取值(考虑覆土厚度)
关于消防车荷载的简化计算
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，对双向板问题更加突出.为方便设计，并应网友的要求，此处提供满足工程设计要求的等效荷载计算表（此为博主正在编辑整理的书稿内容），供设计者选择使用。
1．不同板跨时，双向板等效均布荷载的简化计算表格
2．表1中列出了在消防车（300kN级）轮压直接作用下，不同板跨的双向板其等效均布荷载简化计算数值，供读者参考。
表1 消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载
2. 不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载的简化计算
不同覆土厚度时，对消防车轮压等效均布荷载数值的计算可采取简化方法，考虑不同覆土厚度对消防车轮压等效均布荷载数值的影响，近似可按线性关系按表2确定。
表2 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
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的确定
考虑板跨和不同覆土层厚度确定消防车轮压作用下的等效均布荷载数值时，可采用简化计算方法，参考表-3，表-4确定不同板跨、不同覆土层厚度时的等效均布荷载数值。
表3 消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值(kN/m2)
表4 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)
4. 等效均布荷载属于结构估算的范畴，追求过高的计算精度对工程设计而言没有必要。
实际工程中应注意效应的统一性，即注意在不同效应时，等效荷载不可通用。
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Building Structure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 550kN2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。
消防车荷载按塑性计算的规范依据
消防车荷载按塑性计算的规范依据荷载规范规定：“单向板楼盖（板垮不小于2米）消防车荷载标准值为35.0kN/㎡；双向板楼盖（板跨不小于6米X6米）和无梁楼盖（柱网尺寸小于6米X6米）消防车荷载标准值为20.0kN/㎡。
以上荷载是消防车轮直接作用在结构楼板上时，楼板的活荷载取值，该值只荷载规范规定：“单向板楼盖（板垮不小于2米）消防车荷载标准值为35.0kN/㎡；双向板楼盖（板跨不小于6米X6米）和无梁楼盖（柱网尺寸小于6米X6米）消防车荷载标准值为20.0kN/㎡。
以上荷载是消防车轮直接作用在结构楼板上时，楼板的活荷载取值，该值只能用于楼板楼板的计算。
如果按以上荷载计算楼面板，计算楼面梁时还应按以下规定乘以折减系数：“对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0.8；对单向板楼盖的主梁应取0.6；对双向板楼盖的梁应取0.8”。
荷载规范同时明确：“当不符合规范要求时，应将车轮的局部荷载按结构效用的等效原则，换算为等效均布荷载”。
由于梁板布置、覆土厚度及消防车车轮位置的不确定性，规范给出的数据很难满足实际情况。
实际计算只能按均布等效荷载的原则来计算楼板、楼面梁或按消防车车轮不利布置来计算楼面梁。
这就造成实际计算变得非常复杂且计算结果有时与规范数值出入很大。
消防车轮压等等效效荷载取值可参考以下过程：一、计算原则将车轮的局部荷载按结构效用的等效原则，换算为等效均布荷载作为楼板、次梁及主梁活荷载。
等效均布荷载属于结构估算的范畴，追求过高的计算精度对工程设计而言没有必要。
实际工程中应注意效应的统一性，即注意在不同效应时，等效荷载不可通用。
二、动力系数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。
三、覆土影响《荷载规范》中所规定的消防车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
结构楼板上的面层及覆土对消防车轮压具有扩散作用（车轮压力扩散角，再混凝土按45度考虑，在覆土中可按30度考虑），覆土越厚，车轮压力扩散越充分，当覆土厚度足够时，消防车折算荷载可按消防车在合理投影面积范围内的平均荷重计算。
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二、消防车等效荷载计算：
（取1排消防车计算）
取土体扩散角为300计算：
bcy=0.6+1.2tg30×2 +1.8+0.6+0.4=4.785 m
bcx=0.2+1.2tg30×2+1.4+0.4=3.385 m
则：局部均布荷载为：
4×60/（4.785×3.385）=14.82 kN/m2
θx=0.556；θy=0.517
计算等效均布荷栽：
qx=0.556×14.82=8.24 kN/m2
qy=0.517×14.82=7.66 kN/m2
该典型柱网等效均布荷载取为：q=8.24 kN/m2
参考资料：
1、《建筑结构设计规范应用图解手册》（有计算简图）
2、《建筑结构荷载设计手册》（第二版）
日期
2008年12月29日
设计人
页数
1
计算内容、简图、依据：
计算过程：
一、已知资料：
1、消防车各基本计算参数：
1）消防车轮距、轴距及轮压详左图；
2）根据地下室顶板覆土厚度确定消防车荷载的动力
系数：
车库顶覆土（最不利处）：1.20m＞0.70m，
则：动力系数ξ=1.00
3）板厚t=450mm,
2、按结构梁系布置取最不利分布位置计算：
由已知资料得：
Ly=8.4 m; Lx=8.4 m
则：k= Lx/ Ly=8.4/8.4=1.0
α= bcx/ Ly=3.385/8.4=0.403
β= bcy/ Ly=4.785/8.4=0.570
ζ=x/ Ly=4.2/8.4=0.500
η= y/ Ly=4.2/8.4=0.500
由上述各参数查表得：
消防车等效荷载计算消防车荷载计算计算楼板时消防车荷载等效均布荷载计算软件等效均布荷载计算消防车荷载消防车荷载折减消防车荷载取值消防车道荷载消防车活荷载
工程设计计算书
计算内容
地下室顶板消防车等效荷载计算
日期
2008年5月15日
设计人
页数
1
计算内容、简图、依据：
计算过程：
一、已知资料：
1、消防车各基本计算参数：
取土体扩散角为300计算：
bcy=0.6+1.2tg30×2 +1.8×2+1.3+0.4=7.285 m
bcx=0.2+1.2tg30×2+1.4+0.4=3.385 m
则：局部均布荷载为：
8×60/（7.285×3.385）=19.46 kN/m2
由已知资料得：
Ly=8.4 m; Lx=8.4 m
则：k= Lx/ Ly=8.4/8.4=1.0
α= bcx/ Ly=3.385/8.4=0.403
β= bcy/ Ly=7.285/8.4=0.867
ζ=x/ Ly=4.2/8.4=0.500
η= y/ Ly=4.2/8.4=0.500
由上述各参数查表得：
θx=0.741；θy=0.590
计算等效均布荷栽：
1）消防车轮距、轴距及轮压详左图；
2）根据地下室顶板覆土厚度确定消防车荷载的动力
系数：
车库顶覆土（最不利处）：1.20m＞0.70m，
则：动力系数ξ=1.00
3）板厚t=450mm,
2、按结构梁系布置取最不利分布位置计算：
典型板跨尺寸：8400×8400mm
二、消防车等效荷载计算：
（取并列2排消防车计算）
qx=0.741×19.46=14.42 kN/m2
qy=0.590×19.46=11.48 kN/m2
该典型柱网等效均布荷载取为：q=14.42 kN/m2
参考资料：
1、《建筑结构设计规范应用图解手册》（有计算简图）
2、《建筑结构荷载设计手册》（第二版）
工程设计计算书
计算内容
地下室顶板消防车等效荷载计算