摘 要：PKPM 程序是由中國建筑科學研究院開發(fā)的結(jié)構(gòu)計算軟件。在豎向力計算控制參數(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)合工程實際，就這五種不同的加載方式的適用范圍闡述進行分析。
關鍵詞：豎向荷載加載方式； 模擬施工加載； 豎向變形
1結(jié)構(gòu)變形的形成過程
結(jié)構(gòu)的豎向荷載由恒載與活載兩部分組成。對于多層結(jié)構(gòu)，豎向荷載引起的豎向變形很小，而對于高層結(jié)構(gòu)來說，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。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程中逐層形成的。在施工過程中，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程隨著結(jié)構(gòu)能不斷增加而增加。
現(xiàn)行PKPM結(jié)構(gòu)設施軟件設置了五種不同的加載模式，其基本假定有：
1、不計算豎向力：顧名思義，這種加載方式是沒有考慮豎向荷載的作用，只考慮水平荷載（主要是風荷載和地震荷載）產(chǎn)生的內(nèi)力和變形對結(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。這種計算模式是沒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，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”的情況進行計算。
5、模擬施工加載三：是按照變形形成過程進行結(jié)構(gòu)分析，剛度和荷載均采用逐層疊加。這種計算模式是最接近于實際變形形成過程的一種計算方式。
2結(jié)合實際工程示例
以《盛大●西城天下5#》主體結(jié)構(gòu)計算為例：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，對計算結(jié)果的影響。
1、對基礎的影響：KZ1、KZ2與筒體B的軸力比較見表1
比較表1的結(jié)果，可見采用不同的豎向荷載加載方式時，對傳到基礎的軸力有很大的影響。
2、對上部構(gòu)件的影響：（因模型太大，僅取8~14層的構(gòu)件進行比較）
�。�1）采用不同的豎向荷載加載方式時，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，梁內(nèi)力計算結(jié)果均不同。尤其是采用“模擬施工二”計算時，其彎矩與剪力與其他幾種加載方式的計算結(jié)果完全反向。
�。�2）采用不同的豎向荷載加載方式時，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，對梁內(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。因此對于高層結(jié)構(gòu)來說，選用不同的豎向荷載加載方式將直接影響到計算結(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不計算豎向力：這種計算方式與其它四種計算方式的區(qū)別是沒有考慮豎向荷載效應。它主要用于對水平荷載效應的觀察和對比等。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）7.3.11-3條規(guī)定：“當水平荷載產(chǎn)生的彎矩設計值占總彎矩設計值的75%以上時，框架柱的計算長度可按公式7.3.11-1和公式7.3.11-2計算結(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系，合理調(diào)整柱計算長度時，可以選取此種計算模式。
3.2“一次性加載”：這種計算方式與“模擬施工1~3”計算方式的區(qū)別在于前者是一次性加載，而后者是逐層加載。對于多層結(jié)構(gòu)，采用一次性加載和逐層加載計算時的豎向變形基本相同，且施工中的層層找平對多層結(jié)構(gòu)的豎向變形影響很小，特別是對于上部結(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”的計算方式更接近于結(jié)構(gòu)的實際受力情況。對于高層結(jié)構(gòu)，采用一次性加載和逐層加載計算時的豎向變形有著明顯的不同，其豎向變形的差異導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算方式更符合實際情況，因此，在計算高層結(jié)構(gòu)時不應采用一次性加載。
3.3 “模擬施工1~3”：這3種計算方式考慮的都是逐層加載。“模擬施工1、3”的區(qū)別僅僅在于計算時形成的剛陣不同。“模擬施工1”是按照圖4進行剛陣分析，而“模擬施工3”是按照圖2進行剛陣分析。比較圖2和圖4，顯然“模擬施工3”的計算方式更接近與實際情況。“模擬施工2”是通過將柱的剛度放大10倍，而剪力墻的剛度不放大，來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）。采用這種方法進行計算缺乏理論依據(jù)，將柱剛度人為放大10倍，帶來了如何控制柱軸壓比等一系列問題，與實際情況不相符。考慮到實際施工時，因剛度不均造成的豎向位移差事實上是存在的，因此用“模擬施工3”計算出來的構(gòu)件受力狀態(tài)更接近于實際情況。
參考文獻：
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范.
[2] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程.
[3] SATWE用戶手冊及技術條件.PKPM系列.
