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模拟施工加载方式对某工程基础梁计算结果的影响
发布时间：2007-08-01
模拟施工加载方式对某工程基础梁计算结果的影响
徐亚辉 (保定市建筑设计院 071000)

[提要]在SATWE计算中采用两种不同的模拟施工加载方式，通过对基础梁的计算结果进行分析比较，指出模拟施工加载2对本工程的基础梁计算更加合理。
[关键词]模拟施工加载 基础梁计算结果
一、前言
风能大厦位于保定市高开区朝阳北大街与创业路交口西南角，是一座集商业、娱乐、客房、办公于一体的大型公共建筑，总建筑面积为44763m2。风能大厦主楼25层，裙房3层，均设2层地下室。抗震设防类别：丙类。主楼高90.35m，结构形式框架－剪力墙，抗震等级二级；裙房结构形式框架，抗震等级二级。
由于建筑功能的需要，将垂直交通部分的楼梯、电梯作为核心筒设在西侧的中部，为了达到质心、刚心尽量重合，使得周期、位移等指标满足《高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002)》的要求，而且又不能对建筑功能造成影响，经过SATWE整体计算，在东侧南、北各设置一处“∪”形剪力墙。主楼的地下室平面简图如图一所示。
经过方案比较，决定主楼基础采用梁式筏形基础，裙房基础采用独立基础加防水板做法，两种基础之间设沉降后浇带。主楼基础计算软件采用JCCAD中菜单3：基础梁板弹性地基梁法进行计算，经查基础梁纵筋计算简图（图二），发现有如下几个异常现象：
1．接近核心筒处的地基梁下部钢筋非常大，钢筋面积超过20000以上，在图中用“A”标出；
2．邻近核心筒的地基梁下部钢筋却出现了“0”， 在图中用“B”标出。

二、分析问题
个人认为，由于核心筒剪力墙密集，就像一个大组合柱，造成结构整体刚度凝聚于此，荷载分配集中于此，按刚度分配的弯矩在此处非常大，相应地，基础梁纵筋也最多；而且也造成了弯矩的极大不平衡，形成邻近柱分配不到弯矩而出现计算为“0”的结果。

三、解决问题
由于建筑方案已确定，调整柱网或剪力墙的布置已不允许，经过其它方法计算，类似问题仍然存在；资料指出，在SATWE计算过程中的参数－－模拟施工加载方式对基础的计算有一定影响。模拟施工加载2是按模拟施工加荷方式计算竖向力，同时在分析过程中将竖向构件（柱、墙）的轴向刚度放大十倍，以削弱竖向荷载按刚度的重分配。这样做将使得柱和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【1】。为了验证上述说法，采用模拟施工加载2对该基础梁重新进行计算，从基础梁纵筋计算简图（图三）中清楚地看到，它很好地解决了模拟施工加载1出现的配筋量局部过多、局部过少的问题，使计算结果更趋于合理。

四、主要材料用量比较
对模拟施工加载1和模拟施工加载2两种情况下的基础梁进行施工图设计，并统计混凝土和钢筋的用量（见下表），可以看出，基础梁采用模拟施工加载2的情况下会更经济。

五、结语
1．就本工程基础梁的计算而言，模拟施工加载2比模拟施工加载1更具优势，更加合理；
2．模拟施工加载2是一种经验上的处理方式，只可用于基础计算，不能用于上部结构整体计算；
3．本工程于2006年6月设计，当时使用的是上一版SATWE软件（2006.06）；目前新版SATWE软件（2006.10）又增加了模拟施工加载3，资料【2】指出，模拟施工加载3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。本人采用模拟施工加载3的方式对该基础梁又进行了计算，从计算结果看，与模拟施工加载2的区别不大。
4．不同的模拟施工加载方式对计算有不同的结果，在实际工程中，究竟采用哪种方式，需要根据具体情况而定。

参考文献
1．多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE用户手册及技术条件, 中国建筑 科学研究院PKPM CAD工程部,2005.4.
2．赵兵.关于模拟施工计算的讨论.PKPM新天地,2006.3.