在使用V3.1.5及之前版本程序進(jìn)行消防車荷載處理時(shí)，一般設(shè)計(jì)師會(huì)簡化處理，按照普通的活載進(jìn)行輸入，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)柱、墻及板的內(nèi)力計(jì)算與配筋設(shè)計(jì)，同時(shí)基礎(chǔ)計(jì)算還需要單獨(dú)再建模，把消防車荷載房間上的普通活荷載修改為正常房間的普通活荷載計(jì)算。即使這樣處理，無形中增加了設(shè)計(jì)人員的工作量，也不能進(jìn)行該消防車荷載精細(xì)化的模擬。

本文結(jié)合V4.1版本軟件，詳細(xì)闡述如何便捷、高效、準(zhǔn)確的進(jìn)行消防車荷載的設(shè)計(jì)。正確、完整的建模及計(jì)算流程如下：

1、 根據(jù)工程情況確定房間消防車荷載的輸入值

假如某結(jié)構(gòu)中的地下室頂板中，柱距9 m x 9m，每個(gè)房間兩道次梁，次梁形成的板跨度均為3m x 3m，地下室頂板覆土厚度為1m。考慮施工荷載等，輸入這層所有房間的普通活荷載為5kN/m²，然后對(duì)可能存在消防車荷載的房間布置消防車荷載。消防車荷載的板面活荷載按照荷載規(guī)范差別值為：35 kN/m²，然后按照荷載規(guī)范附錄B計(jì)算，取覆土應(yīng)力擴(kuò)散角為45度，則得到折算覆土厚為：1.43 xtan450 x 1 m=1.43m，線性插值查表得到3m x 3m雙向板折算覆土厚度1.43m時(shí)的折減系數(shù)為：0.803。然后可以確定輸入到消防車房間上的消防車荷載為：0.803*35=28.105kN/m²。注意：布置該消防車荷載的房間同時(shí)還布置了5kN/m²的普通活荷載。圖5為該地下室頂板均布置了普通的活荷載的布置圖，對(duì)于一些特殊的荷載工況，如消防車荷載工況等，在荷載補(bǔ)充中定義，如下圖6為荷載補(bǔ)充定義截面，圖7為消防車可能存在的房間布置等效的板面消防車荷載28.1kN/m²。

圖5 頂板全部布置普通活荷載

圖6 荷載補(bǔ)充中定義消防車荷載

圖7 輸入消防車可能存在的房間等效消防車荷載值

2、 消防車荷載下梁、柱墻的自動(dòng)折減

對(duì)于板面上的等效消防車面荷載傳到梁上需要進(jìn)行折減，程序中提供了參數(shù)供設(shè)計(jì)師選擇是否折減，對(duì)于梁設(shè)計(jì)時(shí)消防車荷載的折減程序按照規(guī)范自動(dòng)判斷并確定折減系數(shù)。如該案例中布置的消防車荷載，對(duì)于3m x 3m雙向板，折減系數(shù)為0.8。圖8為程序?qū)τ谙儡嚭奢d梁、柱墻折減參數(shù)圖。圖9為程序自動(dòng)判斷并輸出的消防車荷載下梁的折減系數(shù)，該系數(shù)為0.8，與規(guī)范要求的折減系數(shù)一致。對(duì)柱、墻消防車活荷載默認(rèn)不折減，如果折減可直接定義折減系數(shù)。

圖8 梁、柱墻設(shè)計(jì)時(shí)消防車荷載折減與否參數(shù)選擇圖

圖9 程序?qū)ο儡嚭奢d房間的梁按規(guī)范進(jìn)行折減

3、 程序?qū)ο儡嚭奢d與普通活荷載同時(shí)存在時(shí)的正確處理

地下室的頂板有普通活荷載5 kN/m²，同時(shí)有消防車活荷載28.1 kN/m²時(shí)，對(duì)于一塊板上同時(shí)出現(xiàn)兩種荷載時(shí)，程序?qū)ο儡囁跇敲娴幕钶d進(jìn)行了特殊處理（如下圖10所示），相當(dāng)于1情況的荷載布置等效為2與3兩種情況的疊加。程序處理時(shí)將消防車所在樓面的活載置零，活載工況（包括梁活荷不利布置）不考慮消防車所在房間的樓面活載。程序?qū)⒂?jì)算三套活載工況，一套為樓板全部布置普通滿足活荷載，在程序中記為活荷載（LL）；第二套為荷載中僅存在消防車荷載時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)，程序記為消防車（XF1），即圖10第2種荷載布置情況；第三套荷載為消防車荷載房間荷載置0，其他房間作用活荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，程序記為活荷載（LL_XFC），即圖10第3種荷載布置情況。在荷載組合中如圖11所示，可以看到三套荷載的組合系數(shù)、分項(xiàng)系數(shù)及重力荷載代表值系數(shù)等。

設(shè)計(jì)師需特別注意的是：在模型2僅存在消防車時(shí)，該消防車荷載會(huì)對(duì)全樓所有的構(gòu)件均產(chǎn)生影響；同樣3模型僅僅存在普通活荷載時(shí)候，普通活荷載會(huì)對(duì)全樓所有的構(gòu)件有影響。這一點(diǎn)較難理解，一般設(shè)計(jì)師會(huì)認(rèn)為本房間的荷載僅影響本房間，其實(shí)會(huì)影響全樓所有構(gòu)件。

圖10 同時(shí)存在消防車荷載和普通活荷載程序處理

圖11 程序自動(dòng)形成的兩套與消防車有關(guān)的荷載

4、 對(duì)這三套荷載關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析與校核

圖10中的荷載1正確布置的消防車和活荷載的情況進(jìn)行整體計(jì)算，取其中一根梁的內(nèi)力，輸出如下圖12的詳細(xì)的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果文件，觀察該梁在消防車荷載作用下的荷載。其中U03是消防車荷載，代表僅僅存在消防車荷載時(shí)該梁產(chǎn)生的內(nèi)力。U04是活載（消防車），代表布置消防車荷載房間荷載置0，其他房間活荷載對(duì)該房間產(chǎn)生的效應(yīng)。

圖12 正確布置消防車荷載與普通活荷載某梁的內(nèi)力

圖10中的第2種情況，也就是僅僅布置消防車荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，此時(shí)在其他位置的活荷載都不存在，可以從圖13中可以查看到該梁構(gòu)件在消防車荷載下的內(nèi)力結(jié)果，普通活荷載及活載（消防車）荷載均為0。從圖12與圖13的對(duì)比可以看到，U03工況下兩個(gè)模型在消防車荷載下的內(nèi)力一致。也即圖10的第2種情況計(jì)算的消防車荷載效應(yīng)內(nèi)力僅有消防車荷載作用。

圖13 僅在消防車房間布置消防車荷載下選取梁的內(nèi)力圖

圖10中的第3種情況，也就是把布置消防車荷載的房間消防車荷載置為0，普通活荷載也置為0，對(duì)應(yīng)其他非消防車荷載房間布置普通活荷載，荷載布置情況如圖14所示。從圖15中消防車荷載房間取消所有活載輸出選取梁的內(nèi)力結(jié)果可以看到，此時(shí)僅僅有普通活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。此時(shí)相當(dāng)于圖10中的第3種情況計(jì)算的內(nèi)力?？梢钥吹酱藭r(shí)的LL2荷載即考慮不利布置的活荷載（負(fù)包絡(luò)）在選取梁i端的彎矩為60.55kN.m，這個(gè)彎矩是考慮了負(fù)彎矩調(diào)幅的，調(diào)幅之前的彎矩為:60.55/0.85=71.24 kN.m，這個(gè)值與圖12中輸出的U04的彎矩是一致的。

圖14 消防車荷載房間取消消防車荷載及普通活荷載

圖15 消防車荷載房間取消所有活載計(jì)算的選取梁的內(nèi)力

通過上述的詳細(xì)對(duì)比可以看到，程序在處理消防車荷載與活荷載共同存在時(shí)的處理是按照圖10的情況準(zhǔn)確考慮的，圖10種的第1種情況等效為情況2布置荷載情況與情況3荷載布置的疊加，通過構(gòu)件內(nèi)力輸出的結(jié)果，更加清楚校核了消防車荷載存在下詳細(xì)的單工況內(nèi)力結(jié)果。同時(shí)注意：布置了消防車荷載的房間由別的房間活荷載產(chǎn)生的彎矩效應(yīng)沒有進(jìn)行負(fù)彎矩的調(diào)幅。

5、 消防車荷載與其他荷載（作用）的組合

消防車荷載輸入偶然荷載，程序在處理的時(shí)候，對(duì)于重力荷載代表值系數(shù)默認(rèn)取為0。對(duì)于消防車荷載會(huì)形成如下圖16的多個(gè)組合情況。消防車荷載僅與恒荷載一起組合，不與除恒荷載以外的其他組合組合，如溫度效應(yīng)、地震作用、人防荷載等。

圖16 消防車荷載與恒荷載組合圖

由于涉及到消防車荷載本身產(chǎn)生的效應(yīng)與其他活荷載產(chǎn)生的效應(yīng)兩種活荷載，因此，組合時(shí)存在某種活荷載主控問題，就分別有XF1主控對(duì)應(yīng)系數(shù)1.4，與LL-XFC主控對(duì)應(yīng)系數(shù)1.4兩種情況，程序分別進(jìn)行輪換組合。另外需要注意：程序?qū)τ贚L工況是所有樓板均布置板面普通活荷載的情況下產(chǎn)生的內(nèi)力，從這幾種情況中取最不利設(shè)計(jì)。

6、 讀入基礎(chǔ)的消防車荷載校核

按照圖10中的第一種情況，軟件在基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)，對(duì)于讀入基礎(chǔ)的上部荷載處理，會(huì)自動(dòng)按照所有房間均布置普通活荷載進(jìn)行計(jì)算，即程序按照圖17的方式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于1的情況自動(dòng)按照4的活荷載布置情況進(jìn)行計(jì)算，并形成傳給基礎(chǔ)的荷載。

圖17 基礎(chǔ)計(jì)算讀取上部荷載時(shí)上部的荷載布置圖

程序在圖10的第1種情況下也會(huì)計(jì)算一個(gè)滿布活荷載的工況LL，并且輸出該荷載布置情況下的構(gòu)件內(nèi)力，查看柱輸出的結(jié)果，如圖18所示為選取柱的單工況內(nèi)力結(jié)果。

圖18 選取柱在圖10第1種情況計(jì)算輸出的內(nèi)力

然后按照圖17第4種情況滿布活荷載的情況進(jìn)行計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果中可以看到選取柱的內(nèi)力結(jié)果如圖19所示。

圖19 按照樓層滿布活荷載計(jì)算的選取柱內(nèi)力結(jié)果

通過圖18與19的對(duì)比分析可以看到，對(duì)于LL工況下的結(jié)果，圖10中第1種情況計(jì)算的結(jié)果與圖17中第4種情況計(jì)算的結(jié)果一致。然后查看在圖10中第1種情況傳給柱的內(nèi)力結(jié)果，如圖20為傳給基礎(chǔ)的選取柱的活荷載作用下的內(nèi)力結(jié)果，該結(jié)果與上部結(jié)構(gòu)滿布荷載布置情況一致，程序可以自動(dòng)處理消防車荷載不傳給基礎(chǔ)而讀取正常活荷載。

圖20 直接由圖10的情況1計(jì)算傳給基礎(chǔ)的選取柱活載內(nèi)力結(jié)果

7、 消防車荷載對(duì)板設(shè)計(jì)的影響

混凝土施工圖中程序可以直接讀取房間的消防車荷載與普通活荷載，并形成6個(gè)對(duì)應(yīng)的組合，分別如圖21所示。在進(jìn)行樓板內(nèi)力計(jì)算與配筋設(shè)計(jì)的時(shí)候讀取房間的消防車荷載，在進(jìn)行撓度和裂縫驗(yàn)算的時(shí)候會(huì)自動(dòng)讀取消防車房間的普通活荷載，如圖22為某樓板的計(jì)算結(jié)果。

圖21 混凝土施工圖中板計(jì)算讀取消防車荷載及活載并與恒載組合

圖22 布置消防車荷載房間的樓板承載力計(jì)算及撓度和裂縫計(jì)算結(jié)果

程序在板的計(jì)算中可以正確的考慮消防車荷載對(duì)樓板的內(nèi)力與配筋影響，同時(shí)撓度裂縫驗(yàn)算可以讀取板面普通活荷載進(jìn)行計(jì)算。

如果有人防荷載的時(shí)候，程序也允許設(shè)計(jì)師按照塑性算法計(jì)算，并提供了相應(yīng)的參數(shù)選項(xiàng)控制，如圖23所示。

圖23 有消防車荷載或人防時(shí)板采用塑性算法選擇