摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電算化，需要荷載的正確輸入，才可以準(zhǔn)確計(jì)算。本文著重計(jì)算分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁、板恒荷載輸入時的常見問題，以代表其它可能的荷載形式，并提出解決方案。 

　　關(guān)鍵詞：荷載輸入、板面荷載、梁上荷載。 

　　中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電算化，已經(jīng)成為我國工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個必要手段。盡管工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件也在這發(fā)展過程中逐步“傻瓜”化，但畢竟實(shí)際工程千差萬別，結(jié)構(gòu)計(jì)算理論、方法也在逐步發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可能用傻瓜來完成，軟件設(shè)計(jì)人員也不可能使當(dāng)前的軟件適用于各種方法、理論與工程。那么，做為一個合格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)如何正確使用工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，就成了當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從業(yè)人員的另一個必備條件。而所有結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的建立，第一步即是根據(jù)建筑布局正確確定與之相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，并合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置。第二步，就是將建筑荷載正確輸入。下面我們就結(jié)構(gòu)恒荷載的輸入問題，進(jìn)行一點(diǎn)分析，為從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的“新人”們提供參考。 

　　板面恒荷載的輸入問題。 

　　在結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的使用過程中，細(xì)心的設(shè)計(jì)人員會注意到——在國內(nèi)大多數(shù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件中，板面恒荷載的輸入一般只提供了“均布恒荷載”這一個選頂，而沒有提供更多的荷載輸入方式。那么，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)如何處理實(shí)際工程問題呢？下面我們來分析一下各種可能的工程實(shí)際情況，并確定如何在現(xiàn)有的條件下，正確運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件： 

　　下面，我們列出了實(shí)際工程中樓面板恒荷載形式的所有可能，如圖(為簡化分析，這里只列出了所有的基本形)： 　 

　　其中F1、E1、D1、C1顯然可以用板面局部荷載的方式求解，不在一般工程設(shè)計(jì)軟件計(jì)算之內(nèi)，需要工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行手工補(bǔ)充計(jì)算(注意，除板的內(nèi)力、強(qiáng)度、撓度、裂縫的核算外，還需要考慮這部分荷載向周邊支承構(gòu)件的導(dǎo)算問題)；F、E、D、C，的單一形，即使板塊尺寸符合雙向板要求，但因其受荷方式更適用按單向板進(jìn)行計(jì)算，因此，也不在一般工程設(shè)計(jì)軟件計(jì)算之內(nèi)，需要工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)如前述1型；D的組合形，在實(shí)際工程中（用于屋面找坡）往往拆分出的qmax值與均布荷載q的值差較小，也可以用其平均值計(jì)算，如下圖： 　 

　　而B、B1型的情況無論其單一或組合形，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中均按求取平均值后所得的A型荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算了。那么，這種設(shè)計(jì)方法是否可行呢？我們可以試算一下它的情況： 

　　為方便計(jì)算，我們假定有這樣一塊如圖B的方形鋼筋混凝土彈性板，四邊為簡支情況；荷載代換情況如圖A，邊界條件相同。則有Lx=Ly，qmax=2q（qmax為三角形荷載的最大值，q為三角形荷載的平均值、等值代換為A型荷載時的荷載值）。查靜力計(jì)算手冊，可得： 

　　代換為均布荷載情況，f=0.00406qL4/Bc。 

　　Mx=My=0.0368qL2； 

　　Mmax=0.0368×(1+1/6)qL2=0.0429qL2。 

　　三角形荷載下，fmax=0.00205qmaxL4/Bc=0.00205×2qL4/Bc=0.00410qL4/Bc。 

　　Mymax=0.0220qmaxL2，Mxmax=0.0185qmaxL2； 

　　Mmax=(0.0220+1/6×0.0185) ×2qL2=0.0502qL2。 

　　其次，再假定一塊Lx/Ly=0.5的極端情況，其余仍如前述條件，則有： 

　　代換為均布荷載情況，f=0.01013qL4/Bc。 

　　Mx=0.0965qL2，My=0.0174qL2； 

　　Mmax=(0.0965+1/6×0.0174)qL2=0.0994qL2。 

　　三角形荷載下，fmax=0.00543qmaxL4/Bc=0.00543×2qL4/Bc=0.01086qL4/Bc。 

　　Mxmax=0.0515qmaxL2，Mymax=0.0210qmaxL2； 

　　Mmax=(0.0515+1/6×0.0210) ×2qL2=0.1100qL2。 

　　從上面計(jì)算的情況，可以看出——對于按簡支情況考慮的彈性板，這種平均代換計(jì)算的撓度最大可能偏小7.2%；對于強(qiáng)度計(jì)算最大可能偏小17%。 

　　下面再以邊界條件為嵌固端是，計(jì)算對比以上情況，則有： 

　　Lx=Ly時： 

　　代換為均布荷載情況，f=0.00127qL4/Bc。 

　　Mx=My=0.0176qL2，Mx0=My0=-0.0513 qL2； 

　　Mmax=0.0176×(1+1/6)qL2=0.0205qL2。 

　　三角形荷載下，fmax=0.00064qmaxL4/Bc=0.00064×2qL4/Bc=0.00128qL4/Bc。 

　　Mymax=0.0100qmaxL2，Mxmax=0.0088qmaxL2； 

　　My0max=0.0334qmaxL2，Mx0max=0.0257qmaxL2； 

　　Mmax=(0.01+1/6×0.0088) ×2qL2=0.0229qL2。 

　　Lx/Ly=0.5時： 

　　代換為均布荷載情況，f=0.00253qL4/Bc。 

　　Mx=0.0400qL2，My=0.0038qL2； 

　　Mx0max=0.0829qmaxL2，My0max=0.0570qmaxL2； 

　　Mmax=(0.0400+1/6×0.0038)qL2=0.0406qL2。 

　　三角形荷載下，fmax=0.00147qmaxL4/Bc=0.00147×2qL4/Bc=0.00294qL4/Bc。 

　　Mymax=0.0088qmaxL2，Mxmax=0.0225qmaxL2； 

　　My0max=0.0458qmaxL2，Mx0max=0.0414qmaxL2； 

　　Mmax=(0.0225+1/6×0.0088) ×2qL2=0.0479qL2。 

　　從上面計(jì)算的情況，可以看出——對于按嵌固情況考慮的彈性板，這種平均代換計(jì)算的撓度最大可能偏小16.2%，強(qiáng)度計(jì)算最大板底誤差偏小18%，板頂誤差最小可能偏大19.6%。 

　　這樣看來，這樣的簡化輸入方式對樓板并不可取，需要結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)公司注意對這方面的研究工作。另外一方面，為了我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在軟件沒有改進(jìn)的情況下，能夠準(zhǔn)確計(jì)算和應(yīng)用，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員注意對計(jì)算結(jié)果的調(diào)整——平均荷載，對結(jié)構(gòu)總體計(jì)算幾乎沒有影響，但對直接承擔(dān)這些荷載的構(gòu)件本身應(yīng)當(dāng)合理的予以處理。如對現(xiàn)澆連續(xù)板也可采取調(diào)幅的方式進(jìn)行對經(jīng)簡化計(jì)算的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整后，再進(jìn)行配筋，就是一種簡單有效的處理方法，這個幅值，從上面的計(jì)算中也可以得到：一般應(yīng)當(dāng)為17%，這樣可以保證板計(jì)算彎矩的偏差不會大于5%。 

　　梁上恒荷載的輸入問題。 

　　梁上荷載的輸入方式，大多數(shù)國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件都會提供很多的荷載類型供設(shè)計(jì)者選擇使用。但，往往由于設(shè)計(jì)人為方便或其它原因而進(jìn)行了簡化。如將各類型荷載以總值相等的原則簡化成均布荷載，就是比較常見的一種簡化輸入方式。這里僅以簡單的單跨梁計(jì)算論證一下，這種簡化方式是否可行： 

　　假定有一簡支梁，荷載情況如下圖，則： 　 

　　將荷載代換為均布荷載時，q1=qc/L，計(jì)算得： 

　　R（左）=R（右）=q1L/2=qc/2；M=q1L2/8=qcL/8； 

　　實(shí)際計(jì)算值應(yīng)為： 

　　R（左）=qc/2×[(2d+c)/L] 

　　R（右）=qc/2×[2-(2d+c)/L] 

　　∵00，d≥0）∴2L≥2d+c>0, 

　　故有 Rmax→qc；Rmin→0。當(dāng)且僅當(dāng)2d+c=L時，有R（左）=R（右）=qc/2； 

　　支座反力誤差之大，說明在2d+c≠L時，是不可以做上述簡化處理的。 

　　下面再進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)2d+c=L的情況。雖然，此時前述計(jì)算的支座反力相同，但是此時實(shí)際彎矩值為： 

　　M=qcL/8（2-c/L）， 

　　∵00； 

　　故有，僅當(dāng)c=L時，Mmin=qcL/8；c→0,Mmax→qcL/4； 

　　彎矩差值，最大也有2倍，說明即便有2d+c=L的條件，仍不可以將梁上的荷載以上述方式進(jìn)行簡化計(jì)算。 

　�。〒隙燃捌渌�荷載情況、支座情況的計(jì)算，在這里就不一一證明了。） 

　　綜上所述，對于梁上荷載的情況，為保證設(shè)計(jì)的安全性和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須按荷載的實(shí)際情況，選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的荷載類型進(jìn)行計(jì)算，切不可以用不適當(dāng)?shù)暮喕�進(jìn)行設(shè)計(jì)。 

　　上面僅對使用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件時，梁板的恒載輸入方式進(jìn)行了一點(diǎn)膚淺的探討；其它方面的問題還沒有論及。本文宗旨僅在提醒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在計(jì)算機(jī)普及的今天，雖然大部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，已可運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序完成，但程序并沒有達(dá)到萬能；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員除應(yīng)注意對規(guī)范的規(guī)定和理論范圍、計(jì)算方法的理解外，還應(yīng)注意對計(jì)算軟件和程序應(yīng)用的把握。