摘 要：活荷載是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的考慮因素。活荷載屬于可變荷載，它與永久荷載區(qū)別在于其隨時(shí)間和空間變異性，而這種變異性對結(jié)構(gòu)的影響又是不可忽略的，只能通過概率統(tǒng)計(jì)的方法來考慮其對結(jié)構(gòu)的影響。規(guī)范組對各種類型房屋樓面活荷載進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)得到了各種民用建筑均布活荷載值?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB5009-2012（以下簡稱《荷載規(guī)范》）規(guī)定設(shè)計(jì)時(shí)不同的樓面活荷載應(yīng)采取相應(yīng)的折減系數(shù)。本文就此問題結(jié)合設(shè)計(jì)人員比較廣泛采用的PKPM系列軟件展開討論，如何采用程序?qū)崿F(xiàn)其合理性。

關(guān)鍵詞：活荷載；折減，PKPM軟件

一般民用建筑的樓面均布活荷載按《荷載規(guī)范》查出的標(biāo)準(zhǔn)值，是建筑物正常使用情況下的最大荷載值，通常略高于建筑物使用期間實(shí)際荷載的平均值。實(shí)際情況下這樣大的活荷載滿布整個(gè)樓面的可能性是很小的，同時(shí)滿布各層樓面的概率則更小。因此在設(shè)計(jì)梁、墻、柱和基礎(chǔ)時(shí)，還要考慮實(shí)際荷載沿樓面分布的變異情況，也即在確定梁、墻、柱和基礎(chǔ)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，還應(yīng)按樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以折減系數(shù)后使用。由于房屋類別的不同，對于不同性質(zhì)的房屋，樓面活荷載應(yīng)該根據(jù)情況采用不同的折減系數(shù)。

一、規(guī)范條文的理解

《荷載規(guī)范》第5.1.2及5.1.3條規(guī)定了樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的折減系數(shù)（此處從略，詳見規(guī)范條文）。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下問題：

第一、樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值折減只是針對樓面層折減，對于屋面層并不折減。

第二、設(shè)計(jì)樓面梁時(shí)的折減系數(shù)只是影響梁，而不應(yīng)該影響與其相連的豎向構(gòu)件柱或墻

或基礎(chǔ)。

第三、有關(guān)柱、墻、基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)活荷載折減系數(shù)的規(guī)定，一定要注意其所列的是“計(jì)算截面以上的層數(shù)”而不是房屋的計(jì)算層數(shù)或自然層數(shù)，不少設(shè)計(jì)人就誤認(rèn)為房屋第1計(jì)算層的活荷載折減系數(shù)是1.0，第2、3計(jì)算層的活荷載折減系數(shù)是0.85，第4、5計(jì)算層的活荷載折減系數(shù)是0.7，以此類推，這是完全錯(cuò)誤的。

二、PMPM程序?qū)τ跇敲婊詈奢d折減的實(shí)現(xiàn)

在使用PKPM結(jié)構(gòu)軟件過程中，有多處可以完成活荷載的折減，然而各種方法各有利弊，各有自己的適用性，用戶可以選擇合適的一種方法或者多種方法的組合來完成。

（一） PMCAD中的活荷載折減：

在PMCAD“荷載設(shè)置”菜單中可以進(jìn)行樓面活荷載折減的選取，如圖1所示。這種方法的缺點(diǎn)是通過折減樓面外加荷載來實(shí)現(xiàn)的，這樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻、柱、基礎(chǔ)等的內(nèi)力都同時(shí)受到影響，對后面SATWE中的墻、柱、基礎(chǔ)的活荷載折減產(chǎn)生疊加折減，不是很合理，但目前由于程序沒有別的地方能進(jìn)行樓面梁的折減，因此對樓面梁活荷載的折減注意不能與SATWE中的柱、墻活荷載折減同時(shí)使用。

此外《荷載規(guī)范》對于不同類別的房屋提出了不同的折減系數(shù)，情況復(fù)雜，而程序很難區(qū)分不同活荷載類型，此點(diǎn)還有待PKPM程序日后能有所改進(jìn)。

圖1

特別提示：如用戶需要查詢或核對某根墻柱上的折減系數(shù)，可以在PMCAD執(zhí)行一次樓面荷載導(dǎo)荷后，在命令欄中鍵入“PM3JSHOW”命令可查看各柱截面以上的樓層數(shù)，而且每根柱的活荷載折減系數(shù)在各層配筋文件中也有輸出。

（二）SATWE中的活荷載折減：

SATWE參數(shù)定義菜單中，如圖2所示，用戶可以根據(jù)情況選擇是否折減“柱、墻設(shè)計(jì)時(shí)活荷載”及“傳給基礎(chǔ)的活荷載”，軟件取《荷載規(guī)范》表5.1.2的折減系數(shù)作為默認(rèn)值，用戶也可以對這些折減系數(shù)進(jìn)行修改。

這里有幾點(diǎn)需要注意：

1、該折減系數(shù)是有限元分析之后在進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)考慮的，因此不會影響到結(jié)構(gòu)的其它構(gòu)件的設(shè)計(jì)，但是如果在PMCAD建模中設(shè)置了樓面活荷載折減，則此處的折減為二次折減，折減過多，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。因此建議在進(jìn)行墻、柱、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)PMCAD中選擇“不折減活荷載”。

2、程序在折減墻柱活荷載時(shí)，對斜撐并不進(jìn)行折減。

3、SATWE程序文本結(jié)果WNL*.OUT和WWNL*.OUT中的活荷載工況內(nèi)力都還沒進(jìn)行過折減，是在計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)力的時(shí)候才進(jìn)行折減的。

圖2

（三）JCCAD中的活荷載折減：

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)采用SATWE軟件進(jìn)行計(jì)算分析，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用JCCAD軟件時(shí)，活荷載折減有兩種方式：

a） 按樓層數(shù)折減

b） 按樓面梁從屬面積折減。

第一種方式應(yīng)該在基礎(chǔ)程序JCCAD中輸入，如圖3所示，上部結(jié)構(gòu)分析程序中輸入的活荷載按樓層折減系數(shù)（ SATWE參數(shù)定義中的【活荷信息】中的“柱、墻設(shè)計(jì)時(shí)活荷載”和“傳給基礎(chǔ)的活荷載”兩項(xiàng)）對傳給基礎(chǔ)的荷載沒有影響， JCCAD軟件讀取SATWE豎向構(gòu)件內(nèi)力時(shí)讀取的是單工況標(biāo)準(zhǔn)值，沒有進(jìn)行活荷載折減。第二種方式在PMCAD建模時(shí)輸入，如圖1所示。當(dāng)兩處同時(shí)進(jìn)行折減時(shí)，折減系數(shù)會連乘，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏于不安全。因此通常應(yīng)僅在一個(gè)地方折減即可。

圖3

三、JCCAD中的荷載輸入問題

JCCAD軟件能夠讀取PM、TAT、SATWE、PMSAP軟件傳給基礎(chǔ)的荷載，也能由用戶自己輸入附加荷載，如這兩類荷載同時(shí)存在，程序自動(dòng)將其疊加。許多設(shè)計(jì)人在采用JCCAD軟件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，為了簡單省事對于上部荷載往往一律采用“PM恒+活”，其實(shí)這樣是不合理的，甚至?xí)斐梢欢ǖ陌踩[患。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中宜采用“SATWE恒+活”、“TAT恒+活”、“PMSAP恒+活”才合理。

“PM恒+活”與“SATWE恒+活”在導(dǎo)荷方式以及構(gòu)件內(nèi)力的讀取上存在很大差異，必須對二者的實(shí)質(zhì)性差別有所了解才能夠更加合理地進(jìn)行選取。

a） 導(dǎo)荷方式的區(qū)別

“PM恒+活”的導(dǎo)荷方式與傳統(tǒng)的手算相近，不考慮豎向剛度變形協(xié)調(diào)，各柱、墻或支撐等豎向構(gòu)件承擔(dān)的荷載主要與它們相應(yīng)的受荷面積有關(guān)，與本身的構(gòu)件剛度無關(guān)；SATWE、TAT、PMSAP等程序的計(jì)算與柱、墻或支撐等構(gòu)件的剛度有關(guān)，考慮其豎向剛度變形協(xié)調(diào)，因此“PM恒+活”與“SATWE恒+活”的荷載分布會有差異，甚至在結(jié)構(gòu)剛度差異大的情況下二者豎向構(gòu)件內(nèi)力的分布會存在極大的差異，但是二者的荷載總值應(yīng)該基本相同，不應(yīng)該存在較大差異。

b）內(nèi)力（彎矩、剪力和軸力）選取的區(qū)別

“PM恒+活”中只有作用在桿件形心的軸力，沒有彎矩和軸力，而“SATWE恒+活”有軸力、彎矩和剪力。獨(dú)立式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)由于其整體性比較差，彎矩不應(yīng)該被忽略。對于一般的多層框架結(jié)構(gòu)通常會在基礎(chǔ)上設(shè)置拉梁，拉梁能起到一定的平衡柱底彎矩的作用，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)（柱下獨(dú)基或柱下樁承臺）可以按照軸心受壓考慮。但是對于柱距跨度大的建筑，尤其是工業(yè)廠房或者體育場館等空曠結(jié)構(gòu)，往往許多情況下是偏心彎矩起控制作用，如果采用“PM恒+活”由于其只有作用在桿件形心的軸力，沒有彎矩和剪力，會存在一定的安全隱患，此時(shí)合理設(shè)計(jì)應(yīng)該采用“SATWE恒+活”。

參考文獻(xiàn)：

[1] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范， GB 50009-2012

[2] 多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件SATWE用戶手冊

[3] 獨(dú)基、條基、鋼筋混凝土地基梁、樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件JCCAD用戶手冊