工程车辆荷载作用下车库顶板承载力计算与施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工程车辆荷载作用下车库顶板承载力计算与施工方法，属于建筑 设计与施工技术交叉领域。适用于井字梁、主次梁、膜壳和叠合暗箱等所有车库顶板结构体 系上行驶工程车辆的计算与施工。
【背景技术】
[0002] 在建筑群内设置贯通场区的地下车库形式已在全国普遍应用。但由于地下车库顶 板上可以行驶300KN级工程车辆的消防通道区域通常设计有温度后浇带，使得此区域无法 行驶工程车辆，且目前尚缺乏消防通道以外区域地下车库顶板上行驶工程车辆的科学计算 与施工方法。因此设计、质安、监理等单位明令禁止在地下车库顶板上行驶工程车辆。因此 地下车库施工完毕的主楼施工阶段的建筑材料运输、混凝土搅拌等工程车辆只能停泊在车 库基坑以外的施工道路上。由于混凝土输送水平管道超长，经常发生赌栗现象，使得混凝土 浇筑效率大幅度降低；由于建筑材料和车库顶板覆土等需要二次倒运方可到达目的地，导 致施工综合费用和施工周期大幅度增加，极大影响了施工进度和经济与社会效益，已成为 一项亟待解决的全国普遍性技术难题。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是:提供一种技术领先，经济合理，安全可靠的工程车辆 荷载作用下车库顶板承载力计算与施工方法，实现主楼建筑材料运输和混凝土输送等工程 车辆从地下车库顶板上行驶一步到位。
[0004] 本发明所述的工程车辆荷载作用下车库顶板承载力计算与施工方法，其特征在于 采取以下步骤：
[0005] -、确定车库顶板结构承载力验算对象：
[0006] 在地下车库顶板结构图上选择现浇板、框架梁和次梁跨度较大的区域为承载力验 算对象。（本领域技术人员可在地下车库顶板结构图纸上分别对各框架柱网内的现浇板、框 架梁和次梁跨度进行对比，可以准确确定其较大跨度区域）
[0007] 二、现浇板承载力验算：
[0008] 1)、轮压作用面积按下式计算:A=(a+2htan45°) X (b+2htan45°)
[0009] 式中：a-工程车辆后轮着地长度(轮胎直径方向）取0.2m;
[0010] b-工程车辆后轮着地宽度取0.6m;
[0011] h-现浇板厚度(m);
[0012] tan45°-轮压在现浇板混凝土中的扩散角取45°。
[0013] 2)、轮压局部均布荷载标准值按下式计算:q=KF/A
[0014]式中:K-工程车辆起动和刹车动力系数取1.3;
[0015] F-工程车辆后轮压力值(KN)，取后轴荷载之单轴荷载的1/2;
[0016] A-轮压作用面积（m2)。
[0017] 3)、现浇板轮压作用最不利工况按下列方法确定：
[0018] a、当现浇板垂直于工程车辆行驶方向的跨度为2. Om~3.4m时，按照工程车辆后轴 距中心与现浇板竖向坐标中心线重合、工程车辆后轮宽度中心与现浇板水平坐标中心线重 合时的最不利工况确定轮压作用中心；
[0019] b、当现浇板垂直于工程车辆行驶方向的跨度为3.5m~6m时，按照工程车辆后轴距 中心与现浇板竖向坐标中心线重合、工程车辆后轮距中心与现浇板水平坐标中心线重合时 的最不利工况确定轮压位置。
[0020] 4)、现浇板承载力按下列方法计算：
[0021]以四边固定板模型，采用《理正结构设计工具箱软件》进行现浇板在轮压局部均布 荷载设计值作用下的承载力有限元计算。
[0022] 5)、现浇板承载力按下列条件判定：
[0023]当计算书中计算配筋截面面积小于或等于实际配筋面积时，即结构承载力满足要 求;当裂缝和挠度均小于或等于设计容许值时，即刚度满足要求。
[0024]三、现浇板抗冲切验算：
[0025] 1 )、车库顶板现浇板抗冲切按下式计算：
[0026] Fr > Fi= (0.70hft+〇. 25〇pc.m)numho
[0027] η = 〇·4+1.2/βδ Fi= yF
[0028] um=2[ (b+2ho/2) + (a+2ho/2)]
[0029]式中:Fr-现浇板抗冲切承载力(KN);
[0030] Fi-工程车辆后轮压力设计值(KN);
[0031] η-工程车辆后轮局部荷载作用面积形状的影响系数；
[0032] &-工程车辆后轮局部荷载作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，队不大 于4,当&小于2时取2;
[0033] Ph-现饶板截面高度影响系数，当现饶板厚度h不大于800mm时取1.0;当现饶板厚 度h不小于2000mm时取0.9;其间按线性内插法取值；
[0034] ft一现饶板混凝土轴心抗拉强度设计值(N/mm2);
[0035] 工程车辆后轮计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力取1.0~ 3.5N/mm2;非预应力现浇板时，此值为0;
[0036] um-工程车辆后轮作用处现浇板计算截面的周长，取距离工程车辆后轮局部荷载 作用面积周边ho/2处现浇板垂直截面的不利周长mm;
[0037] ho-现浇板截面有效高度皿1;
[0038] Y -工程车辆后轮局部荷载动力系数取1.3;
[0039] F-工程车辆后轮压力值(KN);
[0040] a、b-分别为工程车辆后轮着地长度和宽度；
[0041 ] 2)、现浇板抗冲切按下列条件判定：
[0042]当现浇板抗冲切承载力大于或等于工程车辆后轮压力设计值时，即抗冲切能力满 足要求。
[0043]四、框架梁与次梁承载力验算：
[0044] 1 )、等效均布荷载标准值按下列方法计算：
[0045] 按照上述现浇板承载力验算第3)条所述现浇板轮压作用最不利工况，以四边简支 板模型，采用《理正结构设计工具箱软件》进行现浇板弯矩有限元计算，并按照最大弯矩相 等的原则拟合反算现浇板等效均布荷载标准值。
[0046] 2)、确定梁计算单元：
[0047]按照确定的地下车库顶板承载力验算对象，取车辆行驶方向的三个框架柱网覆盖 区域的框架梁和次梁为梁计算单元；
[0048] 3)、梁计算模型与等效均布荷载布置：
[0049]框架梁和次梁按三跨连续梁模型计算，并将上述等效均布荷载标准值布置在中间 框架柱网内的横向中心一列现浇板范围。
[0050] 4)、框架梁和次梁承载力验算：
[0051]采用《理正结构设计工具箱软件》验算框架梁和次梁的结构承载力。
[0052] 5)、框架梁和次梁承载力按下列条件判定：当计算书中计算配筋截面面积小于或 等于实际配筋面积时，即结构承载力满足要求;当裂缝和挠度均小于或等于设计容许值时， 即刚度满足要求；
[0053] 五、选择工程车辆
[0054]当地下车库顶板结构的现浇板、框架梁和次梁承载力、刚度和现浇板抗冲切均满 足拟定荷载等级的工程车辆后轮荷载要求时，则可选择小于或等于拟定荷载等级的工程车 辆进行建筑材料运输，并严禁工程车辆超载。
[0055]六、确定工程车辆行驶路线
[0056]按照混凝土搅拌车、输送栗、建筑材料运输和顶板覆土等工程车辆在地下车库顶 板上一次到达目的地的原则确定行驶路线，以便缩短运输距离和避免建筑材料二层倒运。 [0057]本发明的有益效果是：
[0058] 1)为巨大面积车库中主楼工程施工提供工程车辆行驶的科学计算与施工方法；
[0059] 2)使混凝土搅拌车、输送栗、建材运输、地下车库顶板覆土等工程车辆直达目的 地，避免二次倒运，使施工效率成倍提高，大幅度缩短施工周期，大量节约施工综合费用，具 有显著的经济效益与广泛的推广应用价值；
[0060] 3)车库顶板上覆土一次运输到位，大幅度减少了工地扬尘;混凝土输送一步到位， 大量减少了赌栗导致的混凝土浪费与建筑垃圾;填充墙砌块运输一步到位，大量减少了二 次倒运产生的破碎砌块垃圾。符合环保节能与绿色施工的要求，具有显著的社会效益。
【附图说明】
[0061] 图1是本发明的工程车辆行驶最不利工况示意图；
[0062] 图2是本发明的工程车辆等效均布荷载布置区域示意图。
[0063]图1和图2中：1、框架梁2、现浇板3、次梁4、工程车辆后轴距5、框架柱6、车辆 行驶方向三个框架柱网覆盖区域7、工程车辆后轮距8、工程车辆后轮9、现浇板竖向坐标 中心线10、现浇板水平坐标中心线11、中间框架柱网12、横向中心一列现浇板范围。
【具体实施方式】
[0064]下面结合附图对本发明做进一步描述：
[0065]如图1、2所示，本发明所述的工程车辆荷载作用下车库顶板承载力计算与施工方 法：
[0066] 一、确定地下车库顶板承载力验算对象
[0067]在地下车库顶板结构图上选择现浇板2、框架梁1和次梁3跨度较大的区域为承载 力验算对象。
[0068]二、现浇板2承载力验算
[0069] 1)、轮压作用面积按下式计算:A=(a+2htan45°) X (b+2htan45°)
[0070] 式中：a-工程车辆后轮8着地长度(轮胎直径方向）取0.2m;
[0071] b-工程车辆后轮8着地宽度取0.6m;
[0072] h-现浇板2厚度(m);
[0073] tan45°_轮压在现浇板2混凝土中的扩散角取45°。
[0074] 2)、轮压局部均布荷载标准值按下式计算:q=KF/A
[0075]式中:K-工程车辆起动和刹车动力系数取1.3;
[0076] F-工程车辆后轮8压力值(KN)，取后轴荷载之单轴荷载的1/2;
[0077] A-轮压作用面积（m2)。
[0078] 3)、现浇板2轮压作用最不利工况按下列方法确定：
[0079] a、当现浇板2垂直于工程车辆行驶方向的跨度为2 . Om~3.4m时，按照工程车辆后 轴距4中心与现浇板竖向坐标中心线9重合、工程车辆后轮8宽度中心与现浇板水平坐标中 心线10重合时的最不利工况确定轮压作用中心；
[0080] b、当现浇板2垂直于工程车辆行驶方向的跨度为3.5m~6m时，按照工程车辆后轴 距4中心与现浇板竖向坐标中心线9重合、工程车辆后轮距7中心与现浇板水平坐标中心线 10重合时的最不利工况确定轮压位置。
[0081] 4)现浇板2承载力按下列方法计算：
[0082]以四边固定板模型，采用《理正结构设计工具箱软件》和下列程序进行现浇板2在 轮压局部均布荷载设计值作用下的承载力有限元计算：
[0083]点击
I输入现浇板2厚度：
输入4(矩形板时），
输入自由.
输入固定
I的X、γ坐标输入〇，
I输入现浇板X、γ坐标值，
输入0.0 5m-点击
输 入 25.1(KN/m3)
输入 1，
输入〇,局部均布荷载的
输入工程车辆后