摘要：在目前的SATWE软件中，程序给出了四种模拟施工的计算方法，即“施工模拟1”、“施工模拟2”、“施工模拟3”和“一次性加载”。结构设计人员需正确的了解其中的区别与联系，以下介绍一下这四种计算方法的区别与联系。

关键词：模拟施工；分段加载

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

Keywords:simulation;piecewiseload

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

（1）一次性加载

首先介绍简单的“一次性加载”。其主要原理是先假定结构已经完成，然后将荷载一次性加载到工程中。其计算结果的主要特点是结构各点的变形完全协调，并由此而产生的弯矩在各点都能保持内力平衡状态。但是，由于竖向荷载是一次性加载到工程中的，造成结构竖向位移往往偏大。这对于某些结构，比如框筒结构，因框架和剪力墙核心筒之间的刚度相差悬殊，使剪力墙核心筒较框架部分而言，承担较大的竖向荷载，从而使二者之间产生较大的竖向位移差。由于这种沉降差异的存在，使框架柱产生向上的拉力，如果该拉力大于框架柱本身所分担的竖向荷载，就会形成拉柱或梁端没有负弯矩的情况，给设计造成困难。

（2）模拟施工1

实际工程通常按如下顺序施工：先支本层模板，再进行钢筋绑扎和浇筑混凝土，待混凝土达到规定的强度要求后，拆除本层模板（相当于本层结构上全部荷载加到已建结构上），然后按此顺序逐层施工，直到主体工程结束。这样竖向恒载是一层一层作用的，并在施工中逐层找平，下层的变形对上层基本上不产生影响，也不影响上面各层。结构的竖向变形在建造到上部时已经完成得差不多了，因此不一定会产生如此大的沉降差异。结构在竖向荷载作用下的变形形成过程如图4-2a所示：

过去的SATWE软件中，由于受计算机效率的限制，按照如图4-2a所示的方法进行结构分析会造成计算量太大。为了提高计算效率，假定在某一层加载时，该层及以下各层的变形受其上各层刚度的影响，引入这一假定后，程序按如图4-2b所示方式模拟施工加载过程。

通过对上图的分析可知，模拟施工1的计算方法实际上也是先假定结构已经存在，只不过荷载采用分层加载的方式，因此与实际情况相比还是有一定的差别。也正因为如此，采用这种方法计算出来的各点弯矩无法满足平衡条件。

（3）施工模拟2

模拟施工2与模拟施工1相比，其主要区别在于先将竖向构件刚度放大10倍，然后再按模拟施工1进行加载。这样做的主要目的是为了削弱竖向荷载按刚度的重分配，使柱、墙上分得的轴力比较均匀，接近手算结果，传给基础的荷载更为合理。

模拟施工2并没有严格的理论基础，只能说是一种经验上的处理方式。这种方式主要用于当基础落在非坚硬土层上时的基础设计。但对于上部结构，由于工程经验不多，一般工程较少采用。

（4）模拟施工3

鉴于上述施工加载方式所存在的问题，目前的SATWE软件在原来的基础上增加了模拟施工3的计算方法。该方法的主要特点是能够按照如图4-2a所示的方式比较真实地模拟结构竖向荷载的加载过程，即分层计算各层刚度后，再分层施加竖向荷载。采用这种方法计算出来的结果更符合工程实际。

（5）分段加载在工程中的应用

对于大多数工程，在施工时总是采用分层加载、分层找平的方式进行。但是对于某些工程的特殊部位，在采用模拟施工3时，则应采用分段加载的方式进行设计。

比如长悬臂结构，悬臂端端点竖向位移的控制是设计人员必须考虑的问题。由于模拟施工3是按照分层加载、分层找平的方式计算悬臂端端点的竖向位移的，如果施工方在结构的悬臂部分施工时，也是按照分层加载、分层找平的方式施工的，则采用模拟施工3的计算结果就没有问题。但在具体的施工中，对于长悬臂结构，尤其是悬臂部分有好几层的工程，很多施工单位都选择的是悬挑脚手架的方法，然后在悬挑的脚手架上进行悬臂部分的施工，待整体的悬挑结构完成后再拆除脚手架，此时再采用模拟施工3计算悬臂端端点的竖向位移就不合适了。因为这时悬臂部分的结构已经完成，竖向荷载是在脚手架拆除后才加到结构上的，所以应该采用分段加载的方式进行设计。即悬挑部分以外的正常结构仍按照逐层加载、逐层找平的方法进行设计，而悬挑部分则合在一起按照模拟施工3的方法考虑。鉴于目前SATWE程序还没有分段施加模拟施工3的功能，为此，这种情况下对于悬挑部分可以采用一次性加载的计算结果进行设计。

结语：随着PKPM软件的不断更新，其功能随着科技的进步日新月异，尤其近些年大部分结构规范的调整，对结构设计人员又提出了更高的要求，弄清软件的计算方法和概念对设计人就尤为重要，设计人员对不同的工程项目选择适合的施工顺序和分段加载对软件的正确计算产生积极影响。

参考文献：

1.《PKPM建筑结构设计软件2008版新功能详解》中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编

2.《PKPM结构软件从入门到精通》杨星编著

3.2010版SATWE说明书

4.中国建筑科学研究院赵兵研究院讲座相关内容