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汽车等效均布荷载的简化计算(转载朱丙寅文）
2009年10月10日 评论(0)|浏览(98) 点击查看原文
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

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

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

用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了一定难

度，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困

难的，且从工程设计角度看，也没有必要。 “等效”和“折

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

简化计算方法，供读者参考。

1 影响等效均布荷载的主要因素

1.1跨度

等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系， 在相

同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载

的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。

结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，

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

同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近

似的过程。

1.2 动力系数

汽车荷载属于动力荷载， 板顶填土或面层对汽车动力荷

载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考

虑其有利影响。而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板

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》表4.1.1中给出的车辆荷载，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

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

定；2）当直接采用《荷载规范》表4.1.1 中第8 项规定的数值时，无需

再乘以表中数值。

1.3 覆土层厚度

1） 《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，

是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。

2） 结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用(车

轮压力扩散角，在混凝土按 45°考虑，在覆土中可按 30°

考虑)，覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足

够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考

虑。当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内

的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。

覆土厚度足够时消防车的荷载 表2

汽车类型 100kN 150kN 200kN 300kN 550kN

荷载/kN/m2

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

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（图 1）确定相应的覆土厚度为 hmin，当实际覆土

厚度h≥hmin时，可认为覆土厚度足够。

以300kN级汽车为例（图1）：

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


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


根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽

车投影面积有：

2 0 0 0

) 30 tan 2 2 ( ) 30 tan 2 2 )( 30 tan 2 2 ( h h h + = + + ≥21.33

则：h≥2.28m，取h=2.3m，此时可确定为覆土层厚度足够，

车身合理投影范围内的平均重量为300/26.66

=11.3 kN/m2

。

图1 足够的覆土层厚度计算示意/m

2 等效均布荷载的折减

1） 《荷载规范》按跨中弯矩相等的原则进行等效荷载的

计算，并将其用于所有的各类构件（板、梁、柱和墙等）全

部效应（弯矩、剪力、轴力等）的设计计算。采用的是按构

件类型及从属面积折减的方法。

2）对现浇梁板结构，汽车轮压荷载在地下结构顶板及

顶板梁内都有分布和传递，结构设计时可将轮压荷载按：楼

板→次梁→主梁的路径传递，以简化设计过程。楼板传递给


18


设计交流

Building Structure

We learn we go

相应支承构件（次梁、主梁、柱或墙等）的等效均布荷载应

按《荷载规范》第4.1.2条的要求进行相应的折减。

3）由于等效均布荷载与其效应具有一一对应的关系，

不同效应之间的等效均布荷载不同，原则上不能通用。可以

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

过程。同时也再次表明，对等效均布荷载进行所谓精细计算

是没有意义的，计算以满足工程精度为宜。

3 汽车等效均布荷载的简化计算

1） 《荷载规范》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。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、

局部荷载的作用面积越小、板顶面层或覆土层很薄时，等效

均布荷载的数值偏差幅度越大，因此，应注意对等效均布荷

载的比较并合理取值。举例说明如下：

某简支双向板，跨度 y x l l = =2m，板厚h =150mm，其

上作用有 300kN 级消防车，已知后轴轮压 P=60kN，轮压着

地面积为 0.2m×0.6m，动力系数 1.3，板顶面混凝土面层

s =100mm厚求 e q 。

解：考虑板顶混凝土面层对轮压的扩散作用，在混凝土

内的轮压扩散角按45°考虑(见图2)，查《建筑结构静力计

算手册》（第二版）表4-29，

x a =0.2+2 × 0.1=0.4m ， y a =0.6+2 × 0.1=0.8m ，

x x l a / =0.4/2=0.2， x y l a / =0.8/2=0.4，

考虑动力系数后 ) /( 3 . 1 y x a a P q = =244 kN/m2

。

简支双向板的绝对最大弯矩 1434 . 0 max = x M ×244×

0.4×0.8=11.2 kN.m，

1176 . 0 max = y M × 244 × 0.4 × 0.8=9.18 kN.m ＜

max x M =11.2 kN.m，取 max max x M M = =11.2 kN.m。

简支双向板在等效均布荷载作用下的跨中弯矩值查 《建

筑结构静力计算手册》（第二版）表 4-16 ，

max e M =0.0368 2

l qe

=0.1472 e q 则， = e q 11.2/0.1472

=76 kN/m2

，比规范给定的简支单向板等效均布荷载值（35

kN/m2

）还大，明显不合理。

图2 简支双向板在汽车轮压作用下的等效均布荷载计算

2）为避免上述问题的出现，实际工程中可按线性关系

确定等效均布荷载的数值。为方便设计，此处提供在消防车

（300kN级）轮压作用下，满足工程设计精度要求的等效荷

载计算表，供设计者选择使用。

（1）不同板跨时，双向板等效均布荷载见表3。

消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载 表 3

板跨/m 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 ≥6.0

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

（2）不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载

的调整系数，按表4 确定。

等效均布荷载调整系数 表4

覆土厚度/m ≤0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ≥2.50

调整系数 1.00 0.92 0.83 0.75 0.66 0.58 0.49 0.41 0.32

（3）综合考虑板跨和不同覆土层厚度时，消防车

轮压等效均布荷载见表 5、6。

消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值/kN/m2 表5

覆土厚度/m

板跨/m

≤0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ≥2.50

≥2 35.0 32.0 29.1 26.1 23.2 20.2 17.2 14.3 11.3

消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值/kN/m2 表6

覆土厚度/m 板格

的短边

跨度/m ≤0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ≥2.50

2.0 35.0 32.0 29.1 26.1 23.2 20.2 17.2 14.3 11.3

2.5 33.1 30.4 27.7 24.9 22.2 19.5 16.8 14.0 11.3

3.0 31.3 28.8 26.3 23.8 21.3 18.8 16.3 13.8 11.3

3.5 29.4 27.1 24.9 22.6 20.3 18.1 15.8 13.6 11.3

4.0 27.5 25.5 23.5 21.4 19.4 17.4 15.4 13.3 11.3

4.5 25.6 23.8 22.0 20.3 18.5 16.7 14.9 13.1 11.3

5.0 23.8 22.2 20.6 19.1 17.5 16.0 14.4 12.9 11.3

5.5 21.9 20.6 19.2 17.9 16.6 15.3 14.0 12.6 11.3

≥6.0 20.0 18.9 17.8 16.7 15.7 14.6 13.5 12.4 11.3

4 结论

1）汽车等效均布荷载与板跨、覆土层厚度等密切相关。

2）汽车的等效均布荷载还与效应的选择有关，效应不

同等效均布荷载的数值也不相同， 不同效应之间等效均布荷

载不可通用。

3）规范按跨中弯矩相等原则确定等效均布荷载，并将

其用于所有效应的计算。等效的本质就是近似。

4）等效均布荷载的计算属于结构估算的范畴。追求过

高的计算精度对设计而言完全没有必要。 实际工程中可采用

简化计算方法确定等效均布荷载，满足工程需要即可

画水池可以用了:time:

正需要这珍贵的资料那，多谢楼主分享

感谢你提供的好资料，真的相当的需要啊

这些资料都很好，但是实际工作中为了方便，有没有这样的小程序？