关于地库顶板上重车的荷载分析

一、前言

最近一周时间里全国各地多个项目向我咨询，他们的地库顶板要走重车（混凝土罐车、大型材料运输车等），问我能不能承受的起，是否要加固。我想到了前段时间各地无梁楼盖地库坍塌事件，看了下眼前的项目，还好不是无梁楼盖。本着安全负责的态度，对类似项目进行一个简化分析和总结。

楼板上的行车荷载，理论上来讲，计算比较复杂，可能会涉及到影响线等知识，然后采用有限元软件进行比较精确的模拟，比较费时费力，说实话这方面我也不是很专业，桥梁领域可能用的多一些。就是像下图这样。

二、荷载规范中对消防车荷载的规定

说到走车，我们首先想到的是设计中经常考虑的消防车荷载，现行《建筑结构荷载规范》中对有消防车的等效均布荷载的取值是20kN/m²~35kN/m²，该取值范围是板跨3mx3m~6mx6m之间线型内插（双向板），其中消防车的总重是30t，也就是300kN。把规范中的这种荷载等效说的通俗一点，就是消防车在最不利布置的情况下，轮压集中荷载对板跨中产生弯矩与一个均布荷载对板跨中产生的弯矩相等，该均布荷载就是300kN重消防车的等效均布荷载，而该均布荷载的取值与板的跨度有关，当板跨越大，取值越小。如下图所示：

消防车集中荷载与等效均布荷载的关系

三、其他重车荷载分析

1、消防车道区域

为了简化分析，根据消防车荷载等效原理，同样我们可以将混凝土罐车进行等效，混凝土罐车自重约15t，满载12方混凝土30t，总重是45t，考虑到罐车可能会超载，取50t，即500kN进行分析。

就是这样的罐车

假如罐车的尺寸，轮胎个数与消防车一致，如果300kN的消防车等效为30kN/m²均布荷载（看设计说明中消防车等效荷载的具体取值），那么500kN的罐车就可以等效为50kN/m²均布荷载。这个方法是不是简单又快捷。然后我们来分析下罐车的尺寸轮胎个数与消防车有多大区别。

我上网查了下，消防轮距和罐车轮距还真差不多，罐车的前后轮距要稍微大点，当然越大越可能把荷载分摊到两跨中去，属于有利因素，所以该等效方法偏于保守，基本可行。

消防车与混凝土罐车轮距示意

分析到这里有人就说了，那就是顶板上不了重车喽？别急，我们还没有考虑覆土荷载。

通常我们地库的顶板是有覆土的，假如覆土厚度1.5m，那么恒荷载就是1.5x18=27kN/m²，消防车道区域再考虑上消防车的活荷载30kN/m²，那么荷载标准值就是57kN/m²。

而地库顶板上罐车的时候肯定是覆土之前，此时的施工期间荷载标准值是50kN/m²。

这么一分析，在原设计顶板消防车道区域走混凝土罐车基本没啥问题。

当然以上分析还要考虑荷载分项系数，然后消防车荷载在有覆土时会有一定的折减，但这个折减系数在板跨较大及覆土较浅的时候影响很小。

所以对于施工单位大致判断顶板走能否走车，是一个简单快捷的方法。

2、非消防车道区域

那么问题又来了，如果非消防车道区域也想走罐车呢？好吧，你们家罐车比较调皮，顶板上面想随便跑。同样的，如果原设计覆土厚度有3m，那么恒荷载为3x18=54kN/m²，这样跑罐车应该也问题不大。如果原设计覆土厚度没有那么厚，那么有两个办法。

1、控制混凝土罐车总重，每次少拉点，使得罐车的等效均布荷载小于覆土均布荷载；

2、地库顶板结构设计的时候考虑上该施工荷载，进行结构加强，把板厚加大点，配筋加多点，梁尺寸加大点，配筋搞多些。

那么问题又来了，如果顶板已经施工完了呢？结构加强已经来不及了，那么只能进行下部满堂架回顶。这种做法有以下两个缺点：

1、下部满堂架支撑会影响地下室二次结构及装饰装修的施工进度；

2、满堂架回顶荷载取值很难确定，如果板面无变形，则满堂架支撑需分担全部罐车等效的50kN/m²荷载，则算出来支架会很密；若考虑原结构分摊一部分荷载，分摊多少无法确定。

满堂架回顶示意

四、结尾再说几点

1、施工单位总有个误区，认为顶板上直接走重车很不利，如果覆上土将荷载扩散后，上车就没关系。其实覆土反而会增大顶板荷载，再在其上走重车，才是最不利的，虽然覆土会对车辆荷载有一定的折减，但是根据荷载规范的表格（下图）可以看出，板跨越大，覆土厚度越小，折减效应越小，如果指望着覆1米多土，或者加个路基板就能将荷载减小，无疑是走入误区。

2、根据上述分析，覆土前走重车不是施工期间最不利的工况，最不利的工况是覆土后走重车。在已经达到覆土厚度的区域进行土方车辆运输、土方回填作业时，该工况等效荷载最大，是最不利工况。如下图所示：

土方车辆进行土方回填示意

3、建议设计单位设计时应该把土方回填最不利工况考虑进去，把地库顶板的施工活荷载取值增大；业主单位也不要扣扣嗖嗖，为了节省点钢筋，留下安全隐患；施工单位在土方回填时，控制土方运输车的载重，覆土厚度达到后就尽量不要满载运土。

4、之前报道中几起无梁楼盖的坍塌事故，基本都是板柱节点处破坏，也就是说板柱节点抗冲切不满足，没有出现跨中把楼板直接压断的情况，而一般的有梁楼板则抗冲切基本满足要求。

5、在覆土之前上重车还会考虑局部荷载作用下的抗剪和抗冲切验算，通过试算，对于重车后轮0.2mx0.6m的轮胎接触面积，200mm厚的地库顶板基本都能满足要求。