摘要：通过对实际已完成建筑工程设备房顶板荷载，按不同建筑、不同设备用房分类统计，根据《荷载规范》GB50009-2012附录C楼面等效均布活荷载的确定方法，按楼板内弯矩等效的原则，采用有限元算法，将实际荷载换算为等效均布荷载。以供结构设计人员在以后设计过程中参考使用。
关键词：等效均布活荷载；有限元算法；弯矩等效
1 概况
随着建筑工程规模越来越大，设备用房内设备密集，重量较大，结构设计时，如果不充分考虑其荷载作用，会导致梁、板竖直方向变形过大，楼板开裂，使建筑正常使用功能受到影响；对于吊装在梁、板上的设备、管道等运行也会产生不利影响，使正常使用功能降低，维护、维修费用增加。
分析其原因主要有以下几点：
1、结构专业与设备专业设计不同步，结构专业电算，加荷载在前期阶段，此时设备专业设备用房布置图纸尚未完成，不能提供设备图纸，设计后期阶段，时间紧，工作多，容易忽略荷载调整；
2、结构电算加荷载一般为板面加荷载，往往重视楼板上面建筑功能荷载，遗漏板底荷载；
3、结构专业设计人员对于设备专业不熟悉，对设备安装方式、设备用房内都有什么设备、设备的大概重量等不清楚，固定放置在楼地面还是悬挂于屋顶楼板不了解，缺乏相应的参考依据。
鉴于此，对近几年我院所设计的建筑工程，选取具有代表性的住宅类项目五个，公建类项目五个，进行分类统计，分别计算其暖通专业、给排水专业、电气专业的主要设备用房屋顶悬挂荷载，然后将荷载折算为楼面等效均布荷载，最后汇总统计，总结出不同设备用房其屋顶需在结构设计时应考虑的荷载，以供结构设计人员在以后设计过程中参考使用。
图1 车库顶板悬吊设备管道
2 成果
通过分析研究，得出不同建筑功能、设备专业、结构布置时顶板等效荷载，在设计时可按下列成果分别参考：
1、楼板设计时顶板等效均布荷载，可以按表二、表三采用；
2、梁、柱、基础设计时顶板等效均布荷载，可以按表四采用。
3 创新
3.1 选定工程
住宅类项目和公建类项目分别选取五项，见下表：
表一 工程选取
3.2确定顶板安装的设备及构件
设备房内设备种类很多，安装工艺多样，主要包括以下内容。
暖通专业：1、送、排风机房、新风机房，在顶板安装的送、排风管道；风机上、下两层布置时的上层风机；2、动力站、换热站在顶板安装的输热管道。
给排水专业：1、水泵房内在顶板安装的给水干管，消火栓干管，喷淋干管和排水管；2、中水机房内在顶板安装的中水管及回水管。
电气专业：变配电室内在顶板支、吊架、槽盒以及电缆线。
3.3等效均布活荷载确定方法
根据《荷载规范》GB50009-2012附录C楼面等效均布活荷载的确定方法规定，按楼板内弯矩等效的原则，采用“盈建科建筑结构设计软件”有限元算法，将实际荷载换算为等效均布荷载。
3.4荷载计算
以万达广场动力站为例，计算等效均布活荷载过程。
图二 设备管道示意
统计吊架荷载、管道及水重，采用盈建科软件计算，按四边简支计算板的弯矩值，使集中荷载作用下的弯矩值等于均布荷载下的弯矩计算值。荷载布置及计算弯矩如下所示：
4 应用
在2018年及之后我院的工程设计时，设计人员根据不同的设备房、结构形式等条件，根据本课题研究结果，提前预估设备房顶板荷载，大大降低了输入荷载不足的情况。到目前为止，我院已有多项工程采用此研究成果，如：保利时光印象小区，燕山大街地块住宅小区，衡水万达广场等。
通过对设备房顶板荷载的分析研究，得出了一般设计情况下设备房顶板荷载取用的设计值供设计人员选用，一定程度上避免了由于设备房顶板荷载考虑不足而引起的挠度、裂缝、承载力超过规范值而影响建筑正常使用功能，降低后期维护、维修费用；同时，提高了设计人员的工作效率，设计用时平均减少，且减少设计人员荷载布置错误引起的工作反复，为以后我院的设计工作提供了经验积累和技术支持。另外，项目研究成果在设计行业的推广，提升了设计行业的设计质量及效率。
参考文献
[1]建筑结构荷载规范：GB50009-2012.北京：中国建筑工业出版社
论文作者:韩苹食
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/12
标签：荷载论文; 设备论文; 顶板论文; 弯矩论文; 结构论文; 楼板论文; 专业论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;