棧橋樓面活荷載取值的應(yīng)用實(shí)踐

洪 海

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)黑龍江省電力勘察設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150000）

火電廠各建構(gòu)筑物的樓面在計(jì)算中，由設(shè)備埋件、工藝管道等產(chǎn)生的局部荷載應(yīng)按實(shí)際荷載作用考慮，也可采用等效均布荷載進(jìn)行考慮。

建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出了如何確定樓面等效均布荷載的方法，詳見(jiàn)下文：

（1）樓、屋面的等效均布活荷載應(yīng)在其設(shè)計(jì)控制部位上，根據(jù)需要按內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）、變形、裂縫的等值要求來(lái)確定等效均布活荷載，在一般情況下可按內(nèi)力等值的方法來(lái)確定荷載。

（2）由于實(shí)際工程中工藝安裝要求以及使用布置的不同，樓面活荷載差別可能很大，此情況下應(yīng)該分區(qū)域，分別確定各區(qū)域的等效均布活荷載。

（3）連續(xù)梁、板的等效均布活荷載，可按單跨簡(jiǎn)支梁、板計(jì)算，但計(jì)算梁、板得實(shí)際內(nèi)力時(shí)仍應(yīng)按連續(xù)結(jié)構(gòu)考慮。確定等效均布活荷載時(shí)，可根據(jù)彈性體系結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。

（4）單向板上局部荷載（包括集中荷載）的等效均布活荷載qe可按下式計(jì)算：

qe=8Mmax/b×l×l

式中：l－板的跨度；b－板上局部荷載效應(yīng)的有效分布寬度值；Mmax－簡(jiǎn)支板的最大彎矩值。

上述各字母具體如何取值在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）第61頁(yè)中有詳盡解釋，此處不再詳敘。

在實(shí)際工程中，棧橋內(nèi)設(shè)皮帶機(jī)，皮帶機(jī)支架下端均設(shè)置預(yù)埋件，并由工藝專業(yè)提供預(yù)埋件尺寸及所承受荷載大小。

《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL5022-93）中規(guī)定：

當(dāng)棧橋中皮帶寬度為1.2～1.4m時(shí)，棧橋樓面活荷載一般按4kN/㎡采用，當(dāng)皮帶寬度大于1.4m時(shí)按實(shí)際荷載考慮。

其樓面活荷載實(shí)質(zhì)即為（全部預(yù)埋件上荷載/棧橋板面積）+無(wú)設(shè)備區(qū)域的操作荷載（一般標(biāo)準(zhǔn)值可取2.0kN/㎡）。

現(xiàn)就實(shí)際工程來(lái)驗(yàn)算此樓面活荷載是否合適。

在最近本人參與設(shè)計(jì)的某工程中，皮帶寬度為1.050m，棧橋樓面即為現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向連續(xù)板，板厚100mm，板長(zhǎng)跨為5470mm，板短跨即次梁間距均為2200mm，設(shè)埋件每個(gè)尺寸200mm×250mm，每個(gè)埋件上荷載為4kN。本工程棧橋樓面活荷載取4kN/㎡其上預(yù)埋件對(duì)板最不利情況應(yīng)為預(yù)埋件設(shè)于板中心位置處。

現(xiàn)對(duì)此樓面等效荷載做計(jì)算（計(jì)算方法參見(jiàn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001第61～63頁(yè)）。

解：

板計(jì)算跨度lo=2.2m

埋件作用面上平行于板跨的計(jì)算寬度

bcx=btx+2s+h=0.35m

埋件作用面上垂直于板跨的計(jì)算寬度

bcy=bty+2s+h=0.30m

符合bcx＞bcy（即0.35＞0.3）

bcy＜0.6lo（即0.3＜2.2×0.6=1.32m）

bcy＜lo條件

故埋件上荷載在板上的有效分布寬度為

b=bcy+0.7lo=1.84m

bcx-荷載作用面平行于板跨的計(jì)算寬度值

bcy-荷載作用面垂直于板跨的計(jì)算寬度值

而bcx=btx+2s+h

bcy=bty+2s+h

btx-荷載作用面平行于板跨的寬度（即工藝埋鐵平行于板跨的尺寸）

bty-荷載作用面垂直于板跨的寬度（即工藝埋鐵垂直于板跨的尺寸）

s-埋鐵墊層厚度（一般均不設(shè)，所以s取0）

h-板的厚度

由于埋件位置靠近板的非支撐邊，且埋件中心之間距離小于埋件荷載有效分布寬度，因此應(yīng)按照兩種不同的折減埋件荷載的有效分布寬度情況確定等效樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，取兩者中較大值作為該等效樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

情況1：以位于板的非支撐邊附近埋件作為計(jì)算對(duì)象，確定其折減后有效分布寬度：

bˊ=1.01+1.05/2=1.535m

板的計(jì)算簡(jiǎn)圖（按簡(jiǎn)支單跨板計(jì)算）應(yīng)為兩處荷載疊加而成。可參考相關(guān)手冊(cè)。

作用在板上的荷載（圖1）：

（1）無(wú)工藝埋鐵區(qū)域的荷載在折減后的有效分布寬度bˊ內(nèi)產(chǎn)生的沿板跨的均布線荷載值：

q1=2×1.535=3.07kN/m

（2）工藝埋鐵荷載乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)并扣除埋件在板跨內(nèi)所占面積的操作荷載后產(chǎn)生的沿板跨的均布線荷載值：

q2=3.583kN/m

板中絕對(duì)最大彎矩Mmax=2.492kN·m

等效樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

qe1=2.684kN/㎡

情況2：以位于板中部埋件作為計(jì)算對(duì)象，確定其折減后有效分布寬度：

bˊ=0.675+1.05/2=1.200m

板的計(jì)算簡(jiǎn)圖（按簡(jiǎn)支單跨板計(jì)算）如圖2所示。

作用在板上的荷載：

（1）無(wú)埋件區(qū)域的操作荷載在折減后的有效分布寬度bˊ內(nèi)產(chǎn)生的沿板跨的均布線荷載：

q3=2×1.2=2.4kN/m

（2）埋件荷載乘以分項(xiàng)系數(shù)并扣除埋件在板跨內(nèi)所占面積的操作荷載后產(chǎn)生的沿板跨的均布線荷載

q4==4.583kN/m

板中絕對(duì)最大彎矩Mmax=2.264kN·m

等效樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

qe2==3.119kN/㎡

由于本棧橋還與地面成一定角 度（12°），筆者在計(jì)算中并未考慮，因此實(shí)際荷載應(yīng)小于此計(jì)算值。可見(jiàn)實(shí)際樓面活荷載小于《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL5022-93）中規(guī)定的荷載值。這也代表著本工程棧橋活荷載的取值還是偏于安全并有一定富余度。

圖2

[1]鄭華彬，韓大建，黃炎生，梁德飛.粘貼鋼板法加固軸心受壓柱的可靠度分析（英文）[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010（07）.

[2]楊義龍，李思明.不同目標(biāo)使用期結(jié)構(gòu)鑒定與加固相關(guān)問(wèn)題探討[J].山西建筑，2009（06）.

[3]黃炎生，鄧浩，羅仁志.基于分項(xiàng)系數(shù)法的既有框架結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（12）.