SATWE 结构整体计算时设计参数的合理选取(十一)

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SATWE 结构整体计算时设计参数的合理选取（十一）

姜学诗/中国建筑设计研究院审图所，北京 100044

3 活荷载信息

3.1 考虑活荷载不利布置的层数

（1）结构工程师都知道，在建筑力学计算中，为了求得等截面连续梁各截面的最大弯矩和最大剪力，应考虑活荷载在梁上的最不利布置。表1以五跨连续梁为例说明为求得不同截面的最大弯矩和剪力的活荷载布置方法。

连续梁活荷载不利布置 表1

最大值 活荷载布置图

弯矩 剪力 — — M 1、M 3、M 5 V A 、V F M 2、M 4 — M B V B 左、V B 右 M C V C 左、V C 右 M D V D 左、V D 右

M E

V E 左、V E 右

由表1可看出：求算某跨的最大正弯矩时，该跨应布满活荷载，其余每隔一跨布满活荷载；求算某支座的最大负弯矩及支座剪力时，该支座相邻两跨应布满活荷载，其余每隔一跨布满活荷载。

（2）同样，SA TWE 软件在进行结构整体计算时，也考虑活荷载在时间上和空间上分布的随机性，通过勾选活荷载不利布置参数，求出结构构件最不利的受力状态。

理论上，每一次独立的活荷载布置都应进行一次结构的整体计算，然后进行构件内力叠加，找出其最大内力包络值。但因这样做工作量太大，SA TWE 软件在考虑梁上活荷载不利布置时，主要考虑对本层的影响，而不考虑层与层之间的影响，即采用“分层模型”的计算方法来简化计算，使活荷载不利布置的计算成为可能，既加快了计算速度，又增加了实用性。

应当指出，SA TWE 软件在采用“分层模型”进行结构的活荷载不利布置计算时，仅对梁进行活荷载不利布置计算，而没有对竖向构件进行活荷载不利布置计算。这样做虽然有误差，但仍在工程所能接受的范围内。

（3）结构整体计算时，建议结构工程师勾选并填写“活荷载信息”参数中的“考虑活荷载不利布置的层数”项，因为，对各类建筑结构，考虑活荷载不利

布置选项除计算机的运行时间略有增加外，并无不利之处。

当然，如果不考虑活荷载的不利布置，也可按《高规》第5.1.8条的条文说明在“调整信息”参数的“梁活荷载内力放大系数”项内填写 1.1~1.3的放大系数（通常取平均值1.2）。如果考虑了活荷载不利布置，“梁活荷载内力放大系数”项应填1.0。

3.2 柱、墙活荷载是否折减，传到基础的活荷载是否折减

（1）由于作用在建筑结构楼面上的活荷载，不可能以标准值的大小同时布满在所有的楼面上，因此，在设计梁、墙、柱和基础时，还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况，亦即在设计梁、墙、柱和基础时，楼面均布活荷载标准值应乘以折减系数后采用。《荷载规范》第4.1.2条规定，设计楼面梁、墙、柱及基础时，《荷载规范》表4.1.1中的各类建筑楼面活荷载标准值在不同情况下应乘以不同的折减系数。

SA TWE 软件对楼面梁、墙、柱和基础的活荷载折减功能是在软件使用的不同环节分别实现的。 设计楼面梁时的活荷载折减在PMCAD 建模中设置，在PMCAD 的楼面导荷过程中实现（程序未自动考虑梁的楼面活荷载折减；当选择考虑楼面活荷载折减时，应当点取“荷载倒算选择”菜单中的“设置折减参数”按钮，随后弹出图1所示的“楼面活荷载折减”菜单，并选取其中的第二至第五项之一，即可实现楼面活荷载折减），此处进行了折减后，后续的竖向荷载导算以及结构内力计算时取用的活荷均为经过折减的数值。

图1 PMCAD 楼面活荷载折减

对柱、墙、基础设计时的活荷载折减，则在SA TWE 和JCCAD 里分别设置并实现，如果楼面导荷时已经进行了折减，则此处将会在已折减的基础上再次进行折减。结构工程师应特别注意这种重复折减对结构安

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全的不利影响。

为了避免活荷载重复折减，设计墙、柱时如楼面活荷载已进行了折减，采用SA TWE 软件进行结构整体计算时，对墙、柱可不再考虑活荷载折减。由于传到基础的活荷载折减是在JCCAD 软件中实现的，故上部结构分析中楼面活荷载折减与否，不对传给基础的活荷载产生影响。

《荷载规范》第4.1.2条，除规定了《荷载规范》

表 4.1.1中各类建筑楼面梁设计时的活荷载折减系数

外，还规定了设计柱、墙、基础时的活荷载折减规则。

（2）根据《荷载规范》第4.1.2条第1款的规定，设计《荷载规范》表4.1.1中的各类建筑的楼面梁时其活荷载折减系数如下：

1）第1（1）项当楼面梁从属面积超过25m 2时，取0.9；不超过25m 2时不折减。2）第1（2）~7项当楼面梁从属面积超过50m 2时，取0.9；不超过50m 2时不折减。3）第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋取0.8；对单向板楼盖的主梁取0.6；对双向板楼盖的梁取0.8。4）第9~12项采用与所属房屋类别相同的折减系数。

（3）设计柱、墙和基础时，根据《荷载规范》第4.1.2条第2款的规定，《荷载规范》表4.1.1中的各类建筑的活荷载折减系数如下：

1）第1（1）项按《荷载规范》表4.1.2（本文表2）规定采用。2）第1（2）~7项采用与其楼面梁相同的折减系数。3）第8项对单向板楼盖取0.5；对双向板楼盖和无梁楼盖取0.8。4）第9~12项采用与所属房屋类别相同的折减系数。

注：楼面梁的从属面积是指向梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际面积。

活荷载按楼层的折减系数 表2

墙、柱、基础计算截面以上的层数 1 2~3 4~5 6~8 9~20 >20 计算截面以上各楼层活荷载总和的

折减系数

1.00

(0.90)

0.85 0.70 0.65 0.60 0.55 注：当楼面梁的从属面积超过25m 2时，应采用括号内的系数。

《荷载规范》关于“计算截面以上的层数”和相应的“活荷载按楼层的折减系数”，可用一个例子来说明：PMCAD 的楼层组装表中建筑物的楼层数为10层（有地下室时包括地下室的层数），对其中的第3层，软件认为其上方有7层，所以柱、墙设计时的活荷载折减系数按本文表2中“6~8”项取为0.65；对于其中的第9层，软件认为其上方有1层，所以柱、墙设计时活荷载折减系数按本文表2中的“1”项取为1.00。本例各层柱、墙设计时活荷载折减系数见表3。

墙、柱活荷载按楼层的折减系数 表3

层号 1 2~4 5~6 7~8 9~10 折减系数

0.60

0.65

0.70

0.85

1.0

（4）柱、墙和基础活荷载折减时应当注意的问题 1）SA TWE 软件隐含柱、墙、基础活荷载折减系数（本文表2），但这些系数仅适用于建筑的类别为《荷载规范》表4.1.1列出的第1（1）项建筑类别，即住宅、宿舍、旅游、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园，对其他建筑类别不适用。

2）当建筑类别不属于《荷载规范》表4.1.1第1（1）项所列出的建筑类别时，其墙、柱、基础活荷载折减系数应按《荷载规范》第4.1.2条第2款的2）~4）的规定采用，并相应修改SA TWE 软件隐含的柱、墙、基础活荷载折减系数。

3）当建筑类别不属于《荷载规范》表4.1.1第1（1）项所列建筑类别时，考虑到其活荷载分布位置的随意性和荷载值大小的可变性，结构工程师可根据工程的重要性和复杂程度自行确定是否需要对墙、柱和基础活荷载进行折减（不折减是偏于安全的）。因为，对这些使用功能复杂的建筑用一个统一的折减系数进行折减很难反映活荷载在不同楼层或同一楼层不同部位的变异情况。

4）设计工业建筑的柱、墙和基础时，根据《荷载规范》第4.2.1条的条文说明，其楼面等效均布活荷载标准值一概不考虑按楼层层数折减。

5）由于PKPM08版以前的软件版本对计算截面上方的楼层数只能按照PMCAD 的楼层组装表中相应楼层上方的楼层数，即模型中的最大楼层数自动确定，所以，当建筑物有大底盘或有大底盘和裙房时，对底盘和裙房柱、墙的活荷载都按照最大楼层数取用折减系数，这显然是不合理的，并会影响相关部位结构构件的安全。

PKPM08版及以后的软件针对这种情况进行了改进，增加了每个柱、墙计算截面上方的实际楼层数的自动分析判断功能，从而可以取得正确的活荷载折减系数。

6）SA TWE 软件在“活荷载信息”菜单项中将建筑物传到“柱、墙的活荷载”和传到“基础的活荷载”是否折减列为两项分别考虑。柱、墙活荷载是否折减及如何折减，详见本文关于柱、墙和基础活荷载折减时应当注意的问题1）~5）。 对于《荷载规范》表4.1.1中的各类建筑，传到基础的活荷载，通常可以考虑按照《荷载规范》第4.1.2条第2款的要求进行折减。这样一来，在SA TWE 软件的“混凝土构件配筋及钢构件应力比简图”输出文件（WPJ*.OUT ）中，柱、墙的组合内力是考虑了活荷载折减后的组合内力，柱、墙的最大组合内力文件

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