摘 要：PKPM 程序是由中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件。在豎向力計(jì)算控制參數(shù)上，SATWE給出了五種不同的加載方式，分別是1、不計(jì)算恒活荷載，2、一次性加載，3、模擬施工加載一，4、 模擬施工加載二， 5、模擬施工加載三。五種不同的豎向荷載加載方式適用于不同的結(jié)構(gòu)。結(jié)合工程實(shí)際，就這五種不同的加載方式的適用范圍闡述進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：豎向荷載加載方式； 模擬施工加載； 豎向變形
1結(jié)構(gòu)變形的形成過(guò)程
結(jié)構(gòu)的豎向荷載由恒載與活載兩部分組成。對(duì)于多層結(jié)構(gòu)，豎向荷載引起的豎向變形很小，而對(duì)于高層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其活載都較小，僅占豎向荷載的10%~15%，大體上與施工荷載相當(dāng)。在豎向荷載作用下，高層結(jié)構(gòu)的變形基本上是在施工過(guò)程中逐層形成的。在施工過(guò)程中，由于逐層找平的原因，在某一層加載，該層及其以下各層的變形不受該層以上各層的影響，而且也不影響上面各層，其結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的變形在施工過(guò)程隨著結(jié)構(gòu)能不斷增加而增加。
現(xiàn)行PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)施軟件設(shè)置了五種不同的加載模式，其基本假定有：
1、不計(jì)算豎向力：顧名思義，這種加載方式是沒(méi)有考慮豎向荷載的作用，只考慮水平荷載（主要是風(fēng)荷載和地震荷載）產(chǎn)生的內(nèi)力和變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。
2、一次性加載：這種加載方式是先假定結(jié)構(gòu)整體剛度已經(jīng)存在，然后將荷載一次性添加。這種計(jì)算模式是沒(méi)有考慮施工中的逐層找平。
3、模擬施工加載一：假定在某一層加載時(shí)，該層及其以下各層的變形受其上各層剛度的影響，引入這一假定后，用圖1近似表示。
4、模擬施工加載二：就是在“模擬施工加載一”的基礎(chǔ)上，將豎向構(gòu)件（柱）的剛度增大10倍的情況下再按“模擬施工加載一”的情況進(jìn)行計(jì)算。
5、模擬施工加載三：是按照變形形成過(guò)程進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，剛度和荷載均采用逐層疊加。這種計(jì)算模式是最接近于實(shí)際變形形成過(guò)程的一種計(jì)算方式。
2結(jié)合實(shí)際工程示例
以《盛大●西城天下5#》主體結(jié)構(gòu)計(jì)算為例：其主體為30層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，平面柱網(wǎng)、剪力墻布置如圖2所示。
在其他條件均相同的情況下，只是改變豎向荷載加載方式時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。
1、對(duì)基礎(chǔ)的影響：KZ1、KZ2與筒體B的軸力比較見(jiàn)表1
比較表1的結(jié)果，可見(jiàn)采用不同的豎向荷載加載方式時(shí)，對(duì)傳到基礎(chǔ)的軸力有很大的影響。
2、對(duì)上部構(gòu)件的影響：（因模型太大，僅取8~14層的構(gòu)件進(jìn)行比較）
�。�1）采用不同的豎向荷載加載方式時(shí)，KZ2與筒體B相連的框架梁在8~14層的彎矩變化如圖3，剪力變化如圖4：
比較圖3、4的結(jié)果，采用不同的豎向荷載加載方式時(shí)，梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果均不同。尤其是采用“模擬施工二”計(jì)算時(shí)，其彎矩與剪力與其他幾種加載方式的計(jì)算結(jié)果完全反向。
�。�2）采用不同的豎向荷載加載方式時(shí)，KZ1與筒體B相連的框架梁在8~14層的彎矩變化如圖5，剪力變化如圖6。
比較圖3~6的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用不同的豎向荷載加載方式時(shí)，對(duì)梁內(nèi)力有很大的影響，且越是靠近剪力墻的柱和梁其影響越大。因此對(duì)于高層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，選用不同的豎向荷載加載方式將直接影響到計(jì)算結(jié)果的正確性。
3五種不同的加載模式的區(qū)別及適用范圍
3.1不計(jì)算豎向力：這種計(jì)算方式與其它四種計(jì)算方式的區(qū)別是沒(méi)有考慮豎向荷載效應(yīng)。它主要用于對(duì)水平荷載效應(yīng)的觀察和對(duì)比等。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）7.3.11-3條規(guī)定：“當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2計(jì)算結(jié)果的較小者取值”。因此，在判斷水平荷載產(chǎn)生的彎矩與總彎矩的關(guān)系，合理調(diào)整柱計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，可以選取此種計(jì)算模式。
3.2“一次性加載”：這種計(jì)算方式與“模擬施工1~3”計(jì)算方式的區(qū)別在于前者是一次性加載，而后者是逐層加載。對(duì)于多層結(jié)構(gòu)，采用一次性加載和逐層加載計(jì)算時(shí)的豎向變形基本相同，且施工中的層層找平對(duì)多層結(jié)構(gòu)的豎向變形影響很小，特別是對(duì)于上部結(jié)構(gòu)施工完后，下部結(jié)構(gòu)才拆模的工程，采用“一次性加載”的計(jì)算方式更接近于結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況。對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，采用一次性加載和逐層加載計(jì)算時(shí)的豎向變形有著明顯的不同，其豎向變形的差異導(dǎo)致了由豎向變形引起的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的變化很大，而顯然逐層加載的計(jì)算方式更符合實(shí)際情況，因此，在計(jì)算高層結(jié)構(gòu)時(shí)不應(yīng)采用一次性加載。
3.3 “模擬施工1~3”：這3種計(jì)算方式考慮的都是逐層加載。“模擬施工1、3”的區(qū)別僅僅在于計(jì)算時(shí)形成的剛陣不同。“模擬施工1”是按照?qǐng)D4進(jìn)行剛陣分析，而“模擬施工3”是按照?qǐng)D2進(jìn)行剛陣分析。比較圖2和圖4，顯然“模擬施工3”的計(jì)算方式更接近與實(shí)際情況。“模擬施工2”是通過(guò)將柱的剛度放大10倍，而剪力墻的剛度不放大，來(lái)減小因柱與剪力墻剛度相差太大造成的變形差。由于柱的剛度放大，使得支承于柱與剪力墻的水平梁兩端的豎向位移差減少，從而增大了靠近柱一端的剪力，減小了靠近剪力墻一端的剪力，使得柱與剪力墻的軸力變化很大（如表2所示）。采用這種方法進(jìn)行計(jì)算缺乏理論依據(jù)，將柱剛度人為放大10倍，帶來(lái)了如何控制柱軸壓比等一系列問(wèn)題，與實(shí)際情況不相符�？紤]到實(shí)際施工時(shí)，因剛度不均造成的豎向位移差事實(shí)上是存在的，因此用“模擬施工3”計(jì)算出來(lái)的構(gòu)件受力狀態(tài)更接近于實(shí)際情況。
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