葉 磊（上海久事國(guó)際體育中心有限公司，上海 201814）

經(jīng)調(diào)查，各地公交場(chǎng)站建設(shè)年代普遍較為久遠(yuǎn)，在設(shè)計(jì)建造時(shí)并未考慮未來入駐車型改變帶來的荷載和沖擊力的改變，對(duì)既有立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性三個(gè)方面提出挑戰(zhàn)，也極大地限制了純電動(dòng)公交車的使用和場(chǎng)站服務(wù)水平的提升。因此，在公交車型進(jìn)行較大變化與調(diào)整的背景下，非常有必要對(duì)立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行分析研究。本文研究的范圍主要是上海浦西中心城地我的公交立體停車庫(kù)。

1現(xiàn)狀梳理

1.1入駐車輛信息梳理

為廣泛考察新型純電動(dòng)公交車的尺寸和重量，本文收集梳理了所有正在使用的 26 種電動(dòng)公交車資料，從中選出 6種數(shù)量最多，最具代表性的車型，這 6 種車型數(shù)量占車輛總數(shù)約 56%。另，收集了一種常用傳統(tǒng)柴油公交車，具體匯總表 1 所示。

表1 不同型號(hào)的公交車尺寸重量信息匯總表

1.2 公交立體停車庫(kù)信息匯總

上海浦西中心城我 12 個(gè)公交立體停車庫(kù)柱網(wǎng)布置和樓板跨度，如表 2 所示。

表2 12 個(gè)公交立體停車庫(kù)信息匯總表

備注：①樓板長(zhǎng)寬比在 2～3 之間時(shí)，單向板雙向板均可，因配筋具有明顯的方向性，因此均判定為單向板；②部分早期的停車場(chǎng)采用預(yù)制板＋現(xiàn)澆層的做法。

根據(jù)以上內(nèi)容可知，現(xiàn)有停車場(chǎng)的樓板跨度基本在2.2～3.0 m 之間，樓板受力類型為單向板受力，因此等效均布荷載均按單向板考慮。

2 公交立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算方法及依據(jù)

2.1 等效均布荷載

2.1.1 計(jì)算依據(jù)

針對(duì)等效均布荷載計(jì)算方法，本文依據(jù) GB 50009—2001《荷載規(guī)范》附錄C“樓面等效均布活荷載的確定方法”進(jìn)行計(jì)算確定，分為以下步驟：

（1）按簡(jiǎn)支假定計(jì)算板在最不利集中荷載作用下的彎矩，公式為：

其中，Mmax—彎矩，kN·m

P—集中荷載，kN

L—長(zhǎng)度，m

（2）計(jì)算單向板上局部荷載的有效分布寬度，因此處僅考慮輪胎受壓的情況，滿足 GB 50009—2001 C.0.5-1 的情況，故的計(jì)算公式為：

其中，bty為集中荷載接觸面寬度，s 為墊層厚度，h 為樓板厚度。

另，當(dāng)存在兩個(gè)相鄰荷載且荷載中心距 e＜b 時(shí)，應(yīng)對(duì)有效分布寬度予以折減。

（3）得到最大彎矩和有效分布寬度后，即可計(jì)算等效均布荷載，公式為：

2.1.2計(jì)算結(jié)果

根據(jù) GB 50009—2001 與等效均布荷載直接有關(guān)的參數(shù)有集中荷載、荷載作用寬度和樓板跨度三個(gè)指標(biāo)，其中荷載作用寬度假定為后輪與地面的接觸寬度，輪胎接觸寬度為0.2 m，考慮樓板厚度為 0.15 m，墊層厚度為 0.03 m，按式（3）可得作用寬度為 0.41 m，偏安全取 0.4 m，作為定量考慮。因此只考慮荷載和跨度作為變量。由于后軸包含左右兩側(cè)的輪胎，而輪胎間距在 2.5～2.55 m，根據(jù)式（3）、式（4），當(dāng)跨度為 3 m 時(shí)，b=2.5 m，因此可不折減有效分布寬度。

依據(jù)表 3 匯總資料，車輛整備重量在 11 200～13 000 kg之間，后軸占整車重量的比重在 65%～70% 之間，因此認(rèn)為新型電動(dòng)公交車后軸重量應(yīng)在 7 150～9 100 kg 之間。樓板跨度在 2.2～3.0 m 之間。取集中荷載從 7 000 kg 開始，每次遞增 500 kg，最大荷載到 9 500 kg（對(duì)應(yīng)車輛重量13.5 t），分別考察在跨度 2.2～3.0 m 下的等效均布荷載取值。為方便計(jì)算和查看，表格內(nèi)重量單位由 kg 轉(zhuǎn)換為kN。

經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在相同跨度下及集中荷載（軸重）與等效均布荷載完全呈線性遞增關(guān)系；在同一集中荷載作用下，隨著樓板跨度的增加，等效均布荷載呈倒數(shù)遞減關(guān)系；如表 3所示。

表3 不同荷載和跨度下的等效均布荷載單位：kN/m2

由于各停車場(chǎng)站樓板跨度不一，復(fù)核驗(yàn)算時(shí)不宜統(tǒng)一成一種荷載情況，建議仍舊按不同的板跨進(jìn)行考慮。由于公交車停車庫(kù)與常規(guī)客車停車庫(kù)在荷載頻次上沒有太大的差異，組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)均按 GB 50009—2001 表 6.1. 1第 8 項(xiàng)客車的工況選取。

2.2 荷載折減系數(shù)

樓板作為直接承受車輛軸重的構(gòu)件，其自身的受荷面積較小，所以折算的等效均布荷載較大，且不應(yīng)進(jìn)行折減。但對(duì)于梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于其本身的受荷面積較大，且一個(gè)跨度內(nèi)能夠同時(shí)存在的車輛有限，因此直接利用樓板的等效均布荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核會(huì)造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，故需要根據(jù)其實(shí)際可能受到的荷載情況進(jìn)行折減。

2.2.1 次梁折減系數(shù)計(jì)算

根據(jù)表 2，現(xiàn)有停車場(chǎng)站的跨度在 10.5～13.5 m 之間，一輛公交車的寬度約為 2.5 m，一根車道寬度為 3 m，考慮到安全距離，行人通道以及充電設(shè)備，結(jié)構(gòu)構(gòu)件占用空間等因素，結(jié)合建筑停車位布置，當(dāng)次梁跨度小于 12.5 m時(shí)，一跨范圍內(nèi)可能同時(shí)存在的車輛數(shù)量基本上為 3 輛，即左右各停放一輛，中間留出一根通道，因此對(duì)于次梁來說，最不利工況即 3 輛車的后軸重量全部作用在一根次梁上，3 輛車的后軸重量分別作用在梁的 4 分點(diǎn)位置。當(dāng)次梁跨度大于等于12.5 m 時(shí)，也可能出現(xiàn)中間有兩根車道的情況，此時(shí)車輛后軸重量可按 5 分點(diǎn)位置分布?，F(xiàn)假定后軸重量為90 kN，可計(jì)算得到不同跨度和間距的次梁折減系數(shù)具體如表 4 所示。

表4 次梁折減系數(shù)與次梁跨度、間距的關(guān)系

可以看出隨著次梁跨度的增加，折減系數(shù)隨之減小，當(dāng)次梁跨度一致時(shí)，隨著樓板跨度減小而減小。且由于以 12.5 m為界車停車數(shù)量發(fā)生變化，荷載有所突變，因此不能單一的選取一個(gè)固定值作為次梁折減系數(shù)，而是根據(jù)次梁跨度的我間劃分采用不同的折減系數(shù)。

2.2.2 主梁折減系數(shù)計(jì)算

對(duì)于主梁，應(yīng)根據(jù)次梁的布置我分連接次梁的主梁和與次梁平行的主梁，對(duì)于前者，由于主要荷載均通過次梁傳遞到主梁上，因此可以直接按構(gòu)件受荷面積上總的荷載來考慮；對(duì)于平行次梁方向的主梁，由于其受力狀態(tài)與次梁接近，因此應(yīng)采用次梁的折減系數(shù)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。

2.3 結(jié)論匯總

2.3.1 樓板等效均布荷載

結(jié)合車輛軸重，設(shè)定后軸重量為 90 kN，并考慮 1.2 的動(dòng)力荷載系數(shù)，不同樓板跨度下的樓面荷載取值建議如表 5所示，當(dāng)今后車輛荷載發(fā)生變化，可參考關(guān)系線性增加。

表5 樓板等效均布荷載建議值

2.3.2 次梁及平行次梁的主梁折減系數(shù)

因折減系數(shù)與次梁跨度和間距有關(guān)，次梁相比樓板可作為非直接承受動(dòng)力荷載構(gòu)件，且實(shí)際車梁輪胎存在一定間距，比計(jì)算假定中直接采用后軸重量作為一個(gè)集中荷載更為有利，車輪作用位置不會(huì)直接在次梁正上方，且通常一個(gè)跨度內(nèi)分布規(guī)律為兩側(cè)為停車位，中間為車道，幾乎不會(huì)出現(xiàn)一根次梁上同時(shí)長(zhǎng)期有滿載情況，因此不考慮動(dòng)力系數(shù)的影響，并考慮滿載狀態(tài)為瞬時(shí)荷載，可再考慮承載力調(diào)整系數(shù)0.7，修正后折減系數(shù)建議按表 6 進(jìn)行選取。

表6 修正后的次梁折減系數(shù)

2.3.3 垂直次梁的主梁、柱、基礎(chǔ)

垂直次梁的主梁、柱、基礎(chǔ)需根據(jù)一個(gè)柱網(wǎng)范圍的圍合面積選取相應(yīng)的計(jì)算荷載，但當(dāng)柱網(wǎng)較小時(shí)，又存在假定的車輛數(shù)量大于實(shí)際可停放數(shù)量的矛盾，因此建議在單向板的情況下，對(duì)于已有的老停車場(chǎng)站，僅復(fù)核其承載力時(shí)，最低可按 3.5 kN/m2進(jìn)行復(fù)核分析。

3 各公交立體停車庫(kù)原結(jié)構(gòu)承載力分析

結(jié)合驗(yàn)算結(jié)果與現(xiàn)有各立體停車庫(kù)結(jié)構(gòu)信息，對(duì)上海浦西中心城我 12 座立體停車庫(kù)按照六個(gè)類別，分析如下。

第一類，真南路、逸仙路停車場(chǎng)。真南路停車場(chǎng) 2.2 m板跨情況下的計(jì)算樓板的荷載＞25.3 kN/m2的荷載，次梁跨度 13 m，折減后的荷載為 12.68 kN/m2，實(shí)際荷載略小于該值，相差約 3%。主梁和柱的荷載為 4.0 kN/m2。綜合考慮樓板荷載、主梁、柱的荷載等情況，可認(rèn)為主體結(jié)構(gòu)滿足；逸仙路停車場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同的樓層，分別有 15 t 的車輛和 12 t 的車輛，其均布荷載均滿足驗(yàn)算要求，次梁跨度13.5 m，次梁荷載均小于折減后的荷載 8.96 kN/m2，主梁和柱的均布荷載取值大于等于 4.0 kN/m2，同樣可認(rèn)為其主體結(jié)構(gòu)滿足。

第二類，寶楊路、漕寶路停車場(chǎng)。因年代較久遠(yuǎn)，目前僅能獲取其計(jì)算主梁與柱的均布荷載，為 3.5 kN/m2，可認(rèn)為其主梁、柱和基礎(chǔ)基本滿足新能源純電動(dòng)車的荷載要求。對(duì)于樓板和次梁，則需結(jié)合其他同期場(chǎng)站的鑒定報(bào)告進(jìn)行判定。參考樓板跨度及次梁跨度均接近的重慶南路站，這兩個(gè)場(chǎng)站的樓板厚度、配筋均與重慶南路站相同或接近，因此可認(rèn)為這兩個(gè)場(chǎng)站的結(jié)論與重慶南路站接近。

第三類，國(guó)江路、曹楊路、內(nèi)江路、重慶南路停車場(chǎng)。因安全鑒定報(bào)告均為近幾年進(jìn)行的鑒定，雖然沒有詳細(xì)的荷載計(jì)算信息，但在報(bào)告中都注明了驗(yàn)算的車梁荷載信息。目前有鑒定報(bào)告的四個(gè)場(chǎng)站中，除曹楊路停車場(chǎng)外，其余三個(gè)結(jié)論均為滿足或基本滿足，驗(yàn)算的車輛重量為 12.8～13 t，與本文中假定的最大車輛重量 13.5 t 基本接近，因此可認(rèn)為仍舊基本滿足新能源車的荷載要求。另，曹楊路停車場(chǎng)雖然結(jié)論為不滿足，但其驗(yàn)算的車輛重量為 18 t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前收集到的車輛最大重量，結(jié)合原設(shè)計(jì)年代、柱網(wǎng)布置、次梁截面和樓板厚度、配筋等信息，與漕寶路及重慶路停車場(chǎng)的情況較為接近，可認(rèn)為其基本滿足。

第四類，南陳路、天山路停車場(chǎng)。根據(jù)收集到的圖紙信息與其他場(chǎng)站進(jìn)行比較，其設(shè)計(jì)建造年代、樓板和柱網(wǎng)跨度等均與寶楊路停車場(chǎng)接近，經(jīng)查竣工圖資料，其樓板厚度、主次梁截面尺寸以及配筋均接近或相同，故該停車場(chǎng)可取與寶楊路停車場(chǎng)相同的判定結(jié)論。

第五類，共和新路停車場(chǎng)。該停車場(chǎng)經(jīng)鑒定結(jié)論為嚴(yán)重?fù)p壞，因此在 2016—2017 年間進(jìn)行了加固改造，梁柱均采用擴(kuò)大截面法進(jìn)行了加固，原預(yù)制樓板拆除并改為 200 mm厚現(xiàn)澆混凝土樓板。該停車場(chǎng)改造圖紙中注明樓板設(shè)計(jì)活荷載為 5.0 kN/m2，可認(rèn)為該停車場(chǎng)滿足要求。

第六類，國(guó)和路停車場(chǎng)。因設(shè)計(jì)年代較早，缺乏設(shè)計(jì)荷載信息，只能基于柴油車的車輛信息進(jìn)行判定。根據(jù)表1的柴油車軸重，可判斷出該型柴油車和現(xiàn)有電動(dòng)車約有 20%的重量差異，考慮到活荷載組合系數(shù)為 1.4，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值和承載力設(shè)計(jì)值之間有 40% 的安全儲(chǔ)備，可判斷在結(jié)構(gòu)無(wú)老化損傷的前提下，該停車場(chǎng)理論上可承擔(dān)電動(dòng)公交車的重量，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能已臨近極限狀態(tài)，如構(gòu)件已有老化損毀，則處于不安全狀態(tài)。因此該場(chǎng)站在未經(jīng)鑒定加固的前提下，樓、屋面上不推薦停放電動(dòng)公交車。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）對(duì)于逸仙路、國(guó)江路、共和新路和真南路停車場(chǎng)，現(xiàn)階段即可用于停放新能源純電動(dòng)公交車。后續(xù)運(yùn)營(yíng)期間，可定期開展安全性檢測(cè)，對(duì)報(bào)告中指出的局部不足和損壞的構(gòu)建進(jìn)行相應(yīng)的加固和修復(fù)。

（2）對(duì)于寶楊路、國(guó)江路、內(nèi)江路和南陳路停車場(chǎng)，建議先行開展安全性檢測(cè)，以判斷原結(jié)構(gòu)是否存在缺陷、損壞等情況，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)部分存在缺陷的構(gòu)件進(jìn)行加固，后可用于停放新能源純電動(dòng)公交車。

（3）對(duì)于曹楊路、漕寶路和重慶南路停車場(chǎng)，建議進(jìn)行抗震鑒定，鑒定過程中需與鑒定單位保持密切溝通，及時(shí)調(diào)整防火分我和停車布置，且后續(xù)使用年限可選用 40 a，按B 類建筑進(jìn)行抗震鑒定，以便減少加固工程量，避免出現(xiàn)過于高昂的改造費(fèi)用。

（4）對(duì)于國(guó)和路停車場(chǎng)，因其已使用近 40 a，接近 50 a的設(shè)計(jì)使用年限，建議保持現(xiàn)有狀態(tài)不更換其入駐車型。如確需入駐純電動(dòng)公交車，建議進(jìn)行抗震鑒定，且后續(xù)使用年限按 30 a 考慮，按 A 類建筑進(jìn)行抗震鑒定，并開展相關(guān)內(nèi)容加固工作。