消防車荷載計算在YJK和PKPM中的實現(xiàn)和差異

馮立燕 牛傳凱

(1.中國建筑上海設計研究院有限公司，上海 201900； 2.同濟大學土木工程學院，上海 200092； 3.明陽智慧能源集團上海有限公司，上海 200235)

GB 50009—2012建筑結構荷載規(guī)范[1](以下簡稱“荷載規(guī)范”)第5.1.2條及5.1.3條規(guī)定：設計樓面梁、墻、柱及基礎時，消防車荷載應考慮可能的折減：設計樓面梁時，對單向板樓蓋的次梁和槽型板的縱筋應取0.8，對單向板樓蓋的主梁應取0.6，對雙向板樓蓋的梁應取0.8；設計墻、柱時，可按實際考慮，實際工程設計中一般對柱墻采用對主梁的折減系數(shù)，即對單向板樓蓋取0.6，對雙向板樓蓋取0.8；設計基礎時可不考慮消防車荷載。YJK把消防車荷載按照自定義荷載工況輸入，并在自定義工況的荷載類型中專門設置“消防車”荷載類型，以進行專門處理，并且可以設置消防車荷載在計算不同的構件時采用不同的折減系數(shù)。PKPM把消防車荷載作為普通活荷載輸入，但普通活荷載的重力荷載代表值系數(shù)和活荷載折減系數(shù)與消防車荷載有很大差別，且計算時需要分別建立對板、次梁、主梁、柱墻以及基礎的模型。

本文以一個地下車庫頂板的局部模型為例，分別采用YJK和PKPM進行計算分析。在地庫頂板中取3跨8.4 m×8.4 m的標準跨軸網(wǎng)，頂板采用雙向單次梁，故板跨為4.2 m×4.2 m。地庫頂板厚度為250 mm，框架柱截面為600 mm×600 mm，主框架梁截面為550 mm×900 mm，次梁截面為300 mm×800 mm。覆土厚度為1.5 m，頂板附加恒荷載為27 kN/m2，頂板自重按程序自動生成，頂板常規(guī)活荷載為施工荷載5 kN/m2；抗震等級為三級。計算樓板時，按照跨度為4.2 m根據(jù)荷載規(guī)范5.1.1插值可得出消防車荷載標準值為29 kN/m2，考慮附錄B中覆土對消防車荷載的影響，假定覆土應力擴散角取35°，則插值后可得雙向板樓蓋樓面消防車活荷載折減系數(shù)為0.85，那么考慮覆土影響后的消防車荷載標準值應為24.65 kN/m2，近似取25 kN/m2。計算主梁、次梁及框架柱時，按照跨度8.4 m根據(jù)荷載規(guī)范5.1.1條消防車荷載標準值為20 kN/m2，考慮覆土厚度折減后為：20×0.85=17 kN/m2。

根據(jù)荷載規(guī)范5.1.2條及5.1.3條，主梁、次梁及柱應考慮0.8的折減系數(shù)，則消防車荷載為：0.8×17=13.6 kN/m2。

基礎不考慮消防車荷載。

1 消防車荷載在YJK中的實現(xiàn)

荷載設置步驟[2]：

1)在荷載布置菜單中輸入恒載27 kN/m2及常規(guī)活荷載5 kN/m2。

2)在自定義荷載菜單定義“消防車荷載”。重力荷載代表值系數(shù)取為0，即消防車荷載不參與形成地震作用；準永久值系數(shù)取為0，即消防車荷載不參與裂縫和撓度的計算；計算主、次梁及框架柱時消防車荷載折減系數(shù)以設計樓板時的消防車荷載為基數(shù)，即13.6/25=0.544。

3)在消防車道分別布置常規(guī)活荷載、消防車荷載，荷載校核圖形如圖1所示。

4)計算前處理中，自定義工況組合下將常規(guī)活荷載和消防車荷載的組合關系改為“包絡”，如圖2所示。

5)生成數(shù)據(jù)并計算設計后，以圖2中所示的典型框架梁、典型次梁、典型框架柱為例，在設計結果菜單下查看梁柱配筋，見圖3。

2 消防車荷載在PKPM中的實現(xiàn)

PKPM中對消防車荷載只能按照常規(guī)活荷載輸入模型，該活荷載對于計算板的模型為25 kN/m2，計算主、次梁及框架柱的模型為13.6 kN/m2，計算基礎的模型為5 kN/m2，因此至少需要3個模型來完成對本工程的設計。消防車荷載作為常規(guī)活荷載輸入模型時參與重力荷載代表值的形成，從而產(chǎn)生地震作用，且參與構件的裂縫與撓度的計算，從而使計算結果變大，經(jīng)濟性降低。建立模型并計算后梁、柱配筋如圖4所示。

3 結果分析

將YJK與PKPM的計算結果對比分析可知，框架柱的配筋基本相同，框架梁及次梁的配筋對比如表1所示。

表1 YJK與PKPM計算結果對比 cm2

由表1的分析結果可以看出：主梁支座筋及底部鋼筋，PKPM計算結果比YJK高13%左右；次梁支座鋼筋差距很小可以忽略；次梁底部鋼筋兩者差距很大，PKPM比YJK高55%左右；主次梁的箍筋兩者差距較小。因此在滿足結構安全性的前提下，YJK與PKPM相比，計算時工作量更小，計算更合理，經(jīng)濟性更好。