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消防车等效均布荷载取值研究
黄立中
（中铁第四勘察设计院集团有限公司建筑院武汉４３００６３）
【摘要】 消防车荷载对高架落客平台结构的安全性和经济性影响很大，我国现行 建筑结构荷载规范
（ＧＢ５００００９．２００１）（２００６年版）规定的等效荷载取值比较粗略。参考公路桥梁专业对于车道荷载的相关规
定，考虑车轴荷载的不利布置，利用ＳＡＰ２０００移动荷载工况的影响线包络分析功能，按照荷载效应等效的
方法，将消防车荷载等效为１６．６ｋＮ／ｍ２的面均布荷载，既满足安全性的要求，又较经济。
【关键词】消防车荷载公路一Ｉ级荷载等效均布荷载影响线
０引 言
消防车以其轮压荷载大、作用位置的不确定、
作用时间短等显著特点，在结构设计中受到广泛关
注。如何安全、合理地确定消防车等效均布活荷载
值是大型建筑结构设计中的难点问题。现行《建筑
结构荷载规范》Ⅲ（ＧＢ５０００９．２００１）（２００６年）（以下简
称荷载规范）中消防车等效活荷载取值比较粗略。
在民用建筑领域，多在地下室顶板结构设计时
要考虑消防车荷载，而铁路高架火车站的高架落客平
台结构由于主站房消防功能的需要，要考虑消防车荷
载。高架落客平台结构与高架候车室平齐，要跨越铁
路线，跨度较大，宜参考公路桥梁结构的设计要求。
直接采用《荷载规范》规定的面荷载值，经济性较差。
本文参照公路桥梁的关于消防车荷载的规定，利用
ＳＡＰ２０００移动荷载影响线包络分析功能，按照荷载效
用等效的原则将消防车荷载等效为面荷载 。
１消防车荷载
当建筑物总高在３０ｍ以上或建筑物面积较大
时，应考虑重型消防车，重型消防车总质量一般在
二ｕ ～Ｊｕ Ｌ＇ＴＷ＇Ｊ 面的荷载作．Ｅ
的动荷载效
圜铁惜 ３００ｋＮ左右口 。消防车对楼
括车辆满载重量和汽车轮压
消防车全车总重３００ｋＮ，前 轴重为６０ｋＮ，后轴重为２ Ｘ １２０ｋＮ，有２个前轮与
４个后轮，轮胎着地尺寸均为Ｏ．２ｍ×Ｏ．６ｍ，平面尺
寸和横向布置参照《全国民用建筑工程设计技术措
施》（结构） ，如图１所示。
…一 墨 ～ 墨 ＇ ｝ ８ 窨 竺 ｌ＾ Ｎ
４０００ 。１４００ 鬻 ＿一
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图１消防车平面图
《荷载规范》表４．１．１中规定：对单向板（板跨不
小于２ｍ），消防车荷载标准值取为３５ｋＮ／ｍ ；双向板
楼盖（板跨不小于６ｍ×６ｍ）和无梁楼盖（柱网尺寸不
小于６ｍ×６ｍ），消防车荷载标准值取为２０ｋＮ／ｍ：，同
时规定了在计算梁、柱、基础时消防车荷载的不同
折减系数。
《公路工程技术标准》 （ＪＴＧ．Ｂ０１—２００３）（以下
简称《公路标准》）中没有特别规定消防车荷载，而
是将汽车荷载分为公路一Ｉ级和公路一ＩＩ级两个等
级。公路一Ｉ级荷载的一辆标准车重力标准值为：总
重５５０ｋＮ；前轴３０ｋＮ；中轴２×１２０ｋＮ；后轴２×
１４０ｋＮ，轴距为３ｍ＋１．４ｍ＋７ｍ＋１．４ｍ。公路Ｉ级荷载
能考虑重型消防车荷载的影响。
本文采用公路．Ｉ级荷载来考虑消防车荷载对
高架落客平台结构的影响。
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消防车等效均布荷载取值研究黄立中
２计算模型
高架落客平台结构横向跨度为２２ｍ＋１４ｍ，纵向
跨度为２１．５ｍ×５。结构布置如图２所示，柱采用
ｌ６００ｍｍ×２２００ｍｍ型钢混凝土柱，横向主梁为
１２００ｍｍ×２０００ｍｍ一１５００×２２００ｍｍ钢筋混凝土
梁，纵向主梁为１２００ｍｍ×２２００ｍｍ－１５００ｍｍ×
２５００ｍｍ型钢混凝土梁，次梁采用４００ｒａｍ×
９００ｒａｍ钢筋混凝土井字梁。横向３６ｍ范围内除
１２ｍ为人行区域，另２４ｍ范围内布置行车道。《公
路标准》规定车道宽度取３．５ｍ，行车道范围可以布
置５条车道。
公路一Ｉ级荷载分为车辆荷载和车道荷载，桥梁
图２结构布置 Ｃ
＃ ｏ 结构整体分析要采用车道荷载，如下图３所示，车
道荷载由沿车道纵向满布的均布荷载ｑｋ＝１０．５ｋＮ／ｍ
及浮动轮轴集中力Ｐ 组成。按《公路标准》６．０３条
规定：高架落客平台结构纵向跨度为２１．５ｍ，线性插
值得浮动轮轴集中力为：
：１８Ｏ＋—３６０－—１８０×（２１．５—５）：２４６ｋＮ （１） 一 ５０—５．０ 考虑剪力效应时轮轴荷载放大１．２倍。车道加
载按弯矩等效时Ｐ 取２４６ｋＮ，按剪力等效时Ｐ 取
２９５．２ｋＮ。
在ＳＡＰ２０００中布置５条车道，如图４所示，考
虑５条车道荷载的影响线包络，车道加载如图３所
示。包络组合中取多车道荷载效应的折减系数如
下：３车道０．７８，４车道０．６７，５车道０．６０。
ｌ～ ｑ
…………。ｌ…．．，…．。
３加载方式对结构的影响 图３车道荷载 图４车道加载
ＳＡＰ２０００中桥梁模块车道位置是通过参考梁
来定义，利用沿行车方向的中间榀纵向框架梁作为
～ 参考梁，分别偏移中心线６．７５ｍ（１ａｎｅ１），２．２５ ｍ
（１ａｎｅ２），一２．２５ ｍ（１ａｎｅ３），一６．７５ ｍ（１ａｎｅ４），．１１．２５ ｍ
（１ａｎｅ５），指定５条车道。此时中间榀框架梁第二跨
跨中面内弯矩影响线如图５所示。
（ａ）轴侧图 （ｂ）ＸＺ向视图
上
（ｃ）ｙｚ向视图
图５第２跨跨中面内弯矩Ｍ３３影响线
铁道勘测与设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ １０１２（４）■团■ ｌｌ ¨ｌ ～ 薯＿ｌ …０ ～＿ ＿川。凛 ＋一 一一 ’⑧ ； ．． ． 一。 ．． 一 …。： … ≯ 靠 ， １ ＋引 ｒ二、
（ａ）轴侧图 （ｂ）ＸＺ向视图
（ｃ）ｙｚ向视图
图６虚梁加载时第２跨跨中面内弯矩Ｍ３３影响线
荷载：
４车道荷载等效 ＝ 等 ｃ２
为便于等效，采用相同的计算模型，相应作用
范围内施加ｌｋＮ／ｍ 的面荷载，建立对比模型，得出
相应位置的弯矩值和剪力值，按下列公式计算等效
圜铁借射 由ＳＡＰ２０００中移动荷载包络分析工况得出车
道荷载作用下弯矩包络图如图７所示。
（ａ）弯矩包络图 （ｂ）横向框架弯矩包络值（ｋＮ．ｍ）
）． — —
３ｏ ｏ西） ２Ｂ ｏ∞ ２咖 ） ２Ｂ２５ ０ｔ ３。ｌｏ叮） ＿
（ｃ）纵向向框架弯矩包络值（ｋＮ－ｍ） 图７ 移动荷载工况下弯矩包络图（括号中为等效点位置编号）
测与设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１２（４） 赫冀．
霉 消防车等效均布荷载取值研究黄立中
各等效位置的弯矩包络值和ｌｋＮ／ｍ 面荷载
作用下的弯矩值及等效面荷载值见下表１～表２，
按弯矩等效时纵向框架最大等效荷载值为１５．１６ ｋＮ／ｍ ，横向框架最大等效面荷载为ｌ６．６０ ｋＮ／ｍ 。
支座截面的等效面荷载值小于跨中截面的面等效
荷载值。
表１ 纵向框架各点等效面荷载计算表
等效点位置 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ
Ｍ （ｋＮ．ｍ） 一１５０９．００ ３０４０．０Ｏ 一２６５０．Ｏ０ ２６７０．００ —２４１４．００ ２６６４．００ Ｍ （ｋＮ．ｍ） 一１６０．００ ２７５．６０ ．４２８．８０ １７６．１Ｏ ３５９．４０ １７９．２０
ｑｅＭ（ｋＮ／ｍ ） ９．４３ ｌ１．０３ ６．１８ １５．１６ ６．７２ １４．８７
表２横向框架各点等效面荷载计算表
等效点位置 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
Ｍ （ｋＮ．ｍ） ４１３．０Ｏ ８９７．０Ｏ １８７２．００ ２２８０．００ １７６２．００ １０４６．００ ４５４．０Ｏ
Ｍ （ｋＮ．ｍ） ４９．７Ｏ ７３．７８ １１２．７８ ２３７．２８ １４４．００ ６５．４４ ４３．３７
ｑ，Ｍ（ｋＮ／ｍ ） ８．３１ １２．１６ １６．６０ ９．６１ １２．２４ １５．９８ １０．４７
（ａ）剪力包络图 （ｂ）横向框架剪力包络值（ｋＮ－ｍ）
７２５（Ａ） ７７６（Ｃ） ７７３（Ｃ） ７７１（Ｇ Ｊ ８０５（『】 ７８０（４
（ｃ）纵向向框架剪力包络值（ｋＮ．ｍ）
图８移动荷载工况下剪力包络图（括号中为等效点位置编号）
由ＳＡＰ２０００中移动荷载包络分析工况得出车
道荷载作用下剪力包络图如图８所示。
各点剪力包络值、１ｋＮ／ｍ２面荷载作用下的剪力
值及等效面荷载结果如下表３～表４，按剪力等效时 纵向框架最大等效荷载值为ｌ０．２１ ｋＮ／ｍ ，横向框架
最大等效面荷载为１５．２６ ｋＮ／ｍ２，按剪力等效的均
布荷载值小于按弯矩等效的面荷载值，横向框架各
等效点的等效均布荷载相差不大。
表３纵向框架各点等效面荷载计算表
等效位置 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
ｖ （ｋＮ） ７２５．００ —８０５．００ ７７６．００ —７７６．０Ｏ ７７３．００
Ｖ （ｋＮ） ７１．００ ．９８－３０ ８５．９０ 培３．６０ ８４．７０ ｑｏｖ（ｋＮ／ｍ ） １Ｏ．２１ ８．１９ ９．０３ ９．２８ ９．１３
等效位置 Ｆ Ｇ Ｈ Ｉ Ｇ
Ｖ （ｋＮ） 一７６０．００ ７７１．００ 。７７０．００ ８０５．ＯＯ 一７２５．００
ＶⅫ（１ｒｌ ） 一８４．７０ ８３．５０ ．８５．９Ｏ ９８－３０ ．７１．Ｏ０
ｑｏｖ（ｋＮ／ｍ ） ８．９７ ９．２３ ８．９６ ８．１９ １Ｏ．２ｌ
铁道勘测与设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＵＲＶＥＹ ＡＮＤ ＤＥＳ ＧＮ ２０１２（４）一