【结构咖】消防车荷载/覆土作用下，不同结构布置方式对配筋的影响

本期推荐讲师

作者 | 秋刀鱼

国家一级注册结构工程师，结构工程硕士、常年在甲级设计院从事结构设计工作。

擅长砖混结构、混凝土框架结构、混凝土剪力墙结构、无梁楼盖、人防结构设计。

本文来源于其微信公众号“秋刀鱼塘”

【秋刀鱼塘】设计心得第八期

结构设计相关知识分享的一汪小水塘

问题阐述

本篇文章讨论消防车荷载/覆土作用下，不同结构布置方式对配筋的影响。

问题分析

消防车作用或者覆土作用下的楼板，板格的划分有大板、十字梁、井字梁等多种方式。

按照通常的设计习惯，直觉上会认为应该将跨度较大的板进行分割，从而降低板的厚度、挠度、裂缝。

这种思维本身并没有问题，通过划分板格，的确可以降低以上三种数值。相应板块的配筋也会降低不少。

但是我们往往忽视了另一个重要的问题——不同的板跨，消防车的折算荷载取值是不同的，板跨越大，取值越小。这部分荷载的差值会对配筋产生很大的影响。

比如柱距为8m时，大板的板跨为8m，十字梁板跨为4m，按照之前秋刀鱼提供的《消防车折算荷载表格》，当覆土厚度为1m时，荷载取值分别为17和22。

精

我们建立两个计算模型来比较大板和十字梁划分方式计算结果的不同。

大板模型：柱距8m；

柱截面600*600；

主梁截面300*800/400*800；

板厚300。

十字梁模型：柱距8m；

柱截面600*600；

主梁截面300*800/400*800；

次梁截面300*600；

板厚150。

但计算结果表明，中间400宽的主梁截面不满足抗剪要求，故将梁高改为900mm。

覆土厚度假定为1m

恒荷载=20

活荷载=4

消防车荷载折减后

大板=17，十字梁=22

墙柱、主次梁折减系数均取0.8

消防车荷载按照上篇文章方法，以自定义工况输入。

在前处理-自定义工况组合当中，需要将活荷载组合值系数设为包络设计。这样会在活荷载作用和消防车作用的配筋计算结果中取大值。

两种算例板厚分别为150和300mm，按照刚性楼板计算，双向板计算方法按照手册取值，对消防车荷载采用塑性算法。

经过对比两个算例的计算结果可见，

大板较十字梁模型：

1.边柱的轴压比增大，而中柱的轴压比明显减小。

2.边柱和角柱的配筋减小

3.边梁剪扭效应明显减弱

4.中梁纵筋面积显著减小

再对比二者在板施工图计算结果发现

大板较十字梁模型：

1.板中弯矩和支座弯矩增大数倍

2.板中、支座配筋明显增大

3.挠度明显增大

4.中梁纵筋面积显著减小

楼板配筋结果：

最后，统计一下结构含钢量（kg）：

单方含钢量kg/m2

大板65.5；十字梁73.9

按钢材价格4000/t计算，一万平米大板要比十字梁造价降低

4000*（73.9-65.5）*10000/1000=33.6w

这已经远远超过了设计相应工程所需的费用了。

以上数据均基于YJK给出的钢筋统计结果，且仅按照默认配筋计算，是钢筋造价的差值。

如果考虑板顶筋通长布置还会有一些误差，另外，消防车荷载也不会满布与结构顶板。

按照一般经验，造价由低到高依次是无梁楼盖、大板、十字梁，而井字梁目前的使用频率比较低，也是由于经济因素的制约。

本篇文字旨在通过直观的含钢量统计数据来印证这一观点，也让各位同学对两种不同布置方式有一个大致的认知。

如果大家有什么更为精妙的观点，欢迎留言交流。

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