淺談庫房樓面等效均布活荷載的確定方法

尤培華 楊海萍 胡鐘

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450052）

淺談庫房樓面等效均布活荷載的確定方法

尤培華 楊海萍 胡鐘

中國核電工程有限公司鄭州分公司（450052）

按照《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2012）及《建筑結構荷載設計手冊》（第二版）中工業建筑樓面等效均布活荷載確定的原則，討論雙向板等效均布活荷載的確定方法。通過計算實例，進行雙向板嚴格按雙向板計算所得樓面等效均布活荷載數值與按照短跨方向的單向板計算所得樓面等效均布活荷載數值結果對比。

工業建筑；單、雙向板；樓面等效均布活荷載

0 前言

近些年，隨著核電項目的大力發展，越來越多BOP庫房項目需要設計。同時由于核電站廠區規劃場地范圍的限制，BOP子項用地范圍不夠充足，大型庫房等建筑物也逐漸向多層化發展。針對多層的大型庫房建筑，其樓面活荷載的取值大小的選擇恰當與否，不僅關系到建筑物結構設計的合理性，還關系到建筑物結構的安全性及經濟效益性。

1 樓面等效均布活荷載確定原則[1-2]

大型工業建筑庫房樓面在生產使用時，由設備、貨架等產生的局部樓面荷載，應該按照實際受荷情況來考慮，可以通過計算等效均布活荷載來實現。

1.1 操作荷載

樓面上無設備區域操作荷載，按2.0 kN/m2均布活荷載考慮。在設備所占區域內不考慮操作荷載。

1.2 樓面等效均布活荷載的確定方法

1）樓面板的等效均布活荷載，按內力的等值來確定。

2）對于連續板的等效均布活荷載，可按單跨簡支板計算，但計算樓板的實際內力時仍應按連續板來考慮。確定等效均布活荷載時，可根據彈性體系結構力學方法計算。

3）對于單向樓板上的局部荷載，包括作用集中荷載，樓板的計算等效均布活荷載qe按下式計算所得：

式中：l0——單向板的計算跨度；b——單向板上局部荷載的計算有效分布寬度；Mmax——簡支樓板的最大彎矩絕對值。計算絕對最大彎矩時，設備荷載應乘以動力系數，并扣去設備所占樓板面積上由操作荷載引起的樓板彎矩。

4）單向板上，任意位置處的局部荷載的計算有效分布寬度b,均按荷載規范附錄C中第C.0.5條的相關規定來計算確定。

5）對于四邊支承的雙向板，等效均布活荷載計算原則與單向板的計算原則相同，連續雙向板的等效均布活荷載可按單跨四邊簡支雙向板來計算，并根據彎矩相等原則確定。

2 樓面等效均布活荷載計算實例

2.1 工程實例

某大型工業建筑的樓面板，在設備安裝時的荷載最不利的布置位置如圖1所示，單個設備的重量取值為10 kN，設備的平面尺寸為0.88 m×2.4 m，動力系數取值為1.1，設備下不設墊層，樓面板為多跨雙向鋼筋混凝土連續板，樓板厚度為0.2 m，樓板上無設備區域的操作荷載為2 kN/m2，求此情況下的樓面板的等效均布活荷載。

圖1 樓板平面圖

2.1.1 按雙向板計算樓面板等效均布活荷載

嚴格按四邊簡支單跨雙向板計算。樓面板沿短邊方向的計算跨度為lx=5.4 m。樓板上設備荷載作用面的計算寬度分別為：

式中：bcx——荷載面平行于板短跨的計算寬度；btx——荷載面平行于板短跨的寬度；S——墊層厚度；bcy——荷載面平行于板長跨的計算寬度；bty——荷載面平行于板長跨的寬度；h——樓板厚度。

世界范圍內對能源互聯網沒有統一的名稱和定義,在眾多對能源互聯網不同形態的描述中,兩種具有代表性的觀點是:“能源系統的類互聯網化”和“互聯網+智能電網+智慧能源”。前者借鑒互聯網開放對等、即插即用的理念和體系架構,結構上難以區分能源網絡和信息網絡,運行模式上采用區域自治和骨干管控相結合的方式,其研究和實踐還沒有統一的目標和方向,現階段有一些示范工程建設和實驗室的研究。后者借助互聯網收集信息,分析決策后指導能源網絡的運行調度,信息網絡可以認為是能源網絡的支持決策網絡,其本質與早些時候提出的智能電網類似,以德國、中國為代表。在現階段的技術水平下,后者比前者更具可操作性。

作用在板面上的荷載：

1）無設備區域的均布面荷載為：q1=2 kN/m2。

2）由設備荷載產生的局部均布面荷載為（設備荷載需乘以動力系數，并扣除相應的操作荷載）：q2=（10×1.1-0.88×2.4×2）/（1.08×2.6）=2.41 kN/m2。

3）求q2產生的等效均布荷載：已知：

查《建筑結構荷載設計手冊》（第二版）表3-5，利用插值法可得：

x方向的彎矩系數為0.146 3；y方向的彎矩系數為0.102 7。

2.1.2 按短跨方向單向板計算樓面等效均布活荷載

按短跨方向簡支單跨單向板計算：

設備荷載作用面的計算寬度分別為：

式中：btx——荷載面平行于板跨的寬度；bty——荷載面垂直于板跨的寬度；bcx——荷載面平行于板跨的計算寬度；bcy——荷載面垂直于板跨的計算寬度。

板的計算簡圖（按簡支單跨板計算）見圖2。

圖2 板的計算簡圖（單位：mm）

作用在板面上的荷載：

2.2 按雙向板、單向板計算樓面等效均布活荷載結果比較

按雙向板計算結果：qe=2.745 kN/m2；按短跨方向單向板計算結果：qe=2.398 kN/m2。

從以上看出，對于雙向板，按短跨方向單向板近似簡化計算樓面等效均布活荷載所得值偏小。

3 結語

在設計工業建筑庫房時，樓面等效均布活荷載的取值是結構設計的關鍵。對于雙向板，在滿足一定條件情況下，可以按短跨方向單向板近似簡化計算樓面等效均布活荷載。對于施工圖階段的結構設計，應嚴格按照單、雙向板計算庫房樓面的等效均布活荷載。

[1]GB 50009—2012,建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2012.

[2]陳基發,沙志國.建筑結構荷載設計手冊(第二版)[M].北京：中國建筑工業出版社,2004.