關(guān)鍵詞：模擬施工；分段加載

Abstract:inthepresentSATWEsoftware,theprogramgivesfourkindsofsimulationconstructionmethod,namely"theconstructionsimulationof1","2"constructionsimulation",theconstructionsimulationof3"and"disposableloading".Structuredesignpersonnelneedtocorrectlyunderstandthedifferenceandconnectionamongthem,thefollowingintroducethedifferenceandrelationbetweenthisfourmethods.

Keywords:simulation;piecewiseload

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

（1）一次性加載

首先介紹簡單的“一次性加載”。其主要原理是先假定結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，然后將荷載一次性加載到工程中。其計(jì)算結(jié)果的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的變形完全協(xié)調(diào)，并由此而產(chǎn)生的彎矩在各點(diǎn)都能保持內(nèi)力平衡狀態(tài)。但是，由于豎向荷載是一次性加載到工程中的，造成結(jié)構(gòu)豎向位移往往偏大。這對于某些結(jié)構(gòu)，比如框筒結(jié)構(gòu)，因框架和剪力墻核心筒之間的剛度相差懸殊，使剪力墻核心筒較框架部分而言，承擔(dān)較大的豎向荷載，從而使二者之間產(chǎn)生較大的豎向位移差。由于這種沉降差異的存在，使框架柱產(chǎn)生向上的拉力，如果該拉力大于框架柱本身所分擔(dān)的豎向荷載，就會(huì)形成拉柱或梁端沒有負(fù)彎矩的情況，給設(shè)計(jì)造成困難。

（2）模擬施工1

實(shí)際工程通常按如下順序施工：先支本層模板，再進(jìn)行鋼筋綁扎和澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度要求后，拆除本層模板（相當(dāng)于本層結(jié)構(gòu)上全部荷載加到已建結(jié)構(gòu)上），然后按此順序逐層施工，直到主體工程結(jié)束。這樣豎向恒載是一層一層作用的，并在施工中逐層找平，下層的變形對上層基本上不產(chǎn)生影響，也不影響上面各層。結(jié)構(gòu)的豎向變形在建造到上部時(shí)已經(jīng)完成得差不多了，因此不一定會(huì)產(chǎn)生如此大的沉降差異。結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的變形形成過程如圖4-2a所示：

過去的SATWE軟件中，由于受計(jì)算機(jī)效率的限制，按照如圖4-2a所示的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析會(huì)造成計(jì)算量太大。為了提高計(jì)算效率，假定在某一層加載時(shí)，該層及以下各層的變形受其上各層剛度的影響，引入這一假定后，程序按如圖4-2b所示方式模擬施工加載過程。

通過對上圖的分析可知，模擬施工1的計(jì)算方法實(shí)際上也是先假定結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在，只不過荷載采用分層加載的方式，因此與實(shí)際情況相比還是有一定的差別。也正因?yàn)槿绱�，采用這種方法計(jì)算出來的各點(diǎn)彎矩?zé)o法滿足平衡條件。

（3）施工模擬2

模擬施工2與模擬施工1相比，其主要區(qū)別在于先將豎向構(gòu)件剛度放大10倍，然后再按模擬施工1進(jìn)行加載。這樣做的主要目的是為了削弱豎向荷載按剛度的重分配，使柱、墻上分得的軸力比較均勻，接近手算結(jié)果，傳給基礎(chǔ)的荷載更為合理。

模擬施工2并沒有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，只能說是一種經(jīng)驗(yàn)上的處理方式。這種方式主要用于當(dāng)基礎(chǔ)落在非堅(jiān)硬土層上時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。但對于上部結(jié)構(gòu)，由于工程經(jīng)驗(yàn)不多，一般工程較少采用。

（4）模擬施工3

鑒于上述施工加載方式所存在的問題，目前的SATWE軟件在原來的基礎(chǔ)上增加了模擬施工3的計(jì)算方法。該方法的主要特點(diǎn)是能夠按照如圖4-2a所示的方式比較真實(shí)地模擬結(jié)構(gòu)豎向荷載的加載過程，即分層計(jì)算各層剛度后，再分層施加豎向荷載。采用這種方法計(jì)算出來的結(jié)果更符合工程實(shí)際。

（5）分段加載在工程中的應(yīng)用

對于大多數(shù)工程，在施工時(shí)總是采用分層加載、分層找平的方式進(jìn)行。但是對于某些工程的特殊部位，在采用模擬施工3時(shí)，則應(yīng)采用分段加載的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

比如長懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂端端點(diǎn)豎向位移的控制是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問題。由于模擬施工3是按照分層加載、分層找平的方式計(jì)算懸臂端端點(diǎn)的豎向位移的，如果施工方在結(jié)構(gòu)的懸臂部分施工時(shí)，也是按照分層加載、分層找平的方式施工的，則采用模擬施工3的計(jì)算結(jié)果就沒有問題。但在具體的施工中，對于長懸臂結(jié)構(gòu)，尤其是懸臂部分有好幾層的工程，很多施工單位都選擇的是懸挑腳手架的方法，然后在懸挑的腳手架上進(jìn)行懸臂部分的施工，待整體的懸挑結(jié)構(gòu)完成后再拆除腳手架，此時(shí)再采用模擬施工3計(jì)算懸臂端端點(diǎn)的豎向位移就不合適了。因?yàn)檫@時(shí)懸臂部分的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，豎向荷載是在腳手架拆除后才加到結(jié)構(gòu)上的，所以應(yīng)該采用分段加載的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。即懸挑部分以外的正常結(jié)構(gòu)仍按照逐層加載、逐層找平的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而懸挑部分則合在一起按照模擬施工3的方法考慮。鑒于目前SATWE程序還沒有分段施加模擬施工3的功能，為此，這種情況下對于懸挑部分可以采用一次性加載的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。

結(jié)語：隨著PKPM軟件的不斷更新，其功能隨著科技的進(jìn)步日新月異，尤其近些年大部分結(jié)構(gòu)規(guī)范的調(diào)整，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員又提出了更高的要求，弄清軟件的計(jì)算方法和概念對設(shè)計(jì)人就尤為重要，設(shè)計(jì)人員對不同的工程項(xiàng)目選擇適合的施工順序和分段加載對軟件的正確計(jì)算產(chǎn)生積極影響。

參考文獻(xiàn)：

1.《PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件2008版新功能詳解》中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編

2.《PKPM結(jié)構(gòu)軟件從入門到精通》楊星編著

3.2010版SATWE說明書

4.中國建筑科學(xué)研究院趙兵研究院講座相關(guān)內(nèi)容