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摘 要：活荷载是建筑結构设计中的一个非常重要的考虑因素。活荷载属于可变荷载，它与永久荷载区别在于其随时间和空间变异性，而这种变异性对结构的影响又是不可忽略的，只能通过概率统计的方法来考虑其对结构的影响。规范组对各种类型房屋楼面活荷载进行调查和统计得到了各种民用建筑均布活荷载值。《建筑结构荷载规范》GB5009-2012（以下简称《荷载规范》）规定设计时不同的楼面活荷载应采取相应的折减系数。本文就此问题结合设计人员比较广泛采用的PKPM系列软件展开讨论，如何采用程序实现其合理性。
关键词：活荷载；折减，PKPM软件
一般民用建筑的楼面均布活荷载按《荷载规范》查出的标准值，是建筑物正常使用情况下的最大荷载值，通常略高于建筑物使用期间实际荷载的平均值。实际情况下这样大的活荷载满布整个楼面的可能性是很小的，同时满布各层楼面的概率则更小。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，也即在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数后使用。由于房屋类别的不同，对于不同性质的房屋，楼面活荷载应该根据情况采用不同的折减系数。
一、规范条文的理解
《荷载规范》第5.1.2及5.1.3条规定了楼面梁、墙、柱及基础设计时的折减系数（此处从略，详见规范条文）。设计人员在进行设计时应该注意以下问题：
第一、楼面活荷载标准值折减只是针对楼面层折减，对于屋面层并不折减。
第二、设计楼面梁时的折减系数只是影响梁，而不应该影响与其相连的竖向构件柱或墙
或基础。
第三、有关柱、墙、基础计算时活荷载折减系数的规定，一定要注意其所列的是“计算截面以上的层数”而不是房屋的计算层数或自然层数，不少设计人就误认为房屋第1计算层的活荷载折减系数是1.0，第2、3计算层的活荷载折减系数是0.85，第4、5计算层的活荷载折减系数是0.7，以此类推，这是完全错误的。
二、PMPM程序对于楼面活荷载折减的实现
在使用PKPM结构软件过程中，有多处可以完成活荷载的折减，然而各种方法各有利弊，各有自己的适用性，用户可以选择合适的一种方法或者多种方法的组合来完成。
（一） PMCAD中的活荷载折减：
在PMCAD“荷载设置”菜单中可以进行楼面活荷载折减的选取，如图1所示。这种方法的缺点是通过折减楼面外加荷载来实现的，这样会导致结构墙、柱、基础等的内力都同时受到影响，对后面SATWE中的墙、柱、基础的活荷载折减产生叠加折减，不是很合理，但目前由于程序没有别的地方能进行楼面梁的折减，因此对楼面梁活荷载的折减注意不能与SATWE中的柱、墙活荷载折减同时使用。
此外《荷载规范》对于不同类别的房屋提出了不同的折减系数，情况复杂，而程序很难区分不同活荷载类型，此点还有待PKPM程序日后能有所改进。
图1
特别提示：如用户需要查询或核对某根墙柱上的折减系数，可以在PMCAD执行一次楼面荷载导荷后，在命令栏中键入“PM3JSHOW”命令可查看各柱截面以上的楼层数，而且每根柱的活荷载折减系数在各层配筋文件中也有输出。
（二）SATWE中的活荷载折减：
SATWE参数定义菜单中，如图2所示，用户可以根据情况选择是否折减“柱、墙设计时活荷载”及“传给基础的活荷载”，软件取《荷载规范》表5.1.2的折减系数作为默认值，用户也可以对这些折减系数进行修改。
这里有几点需要注意：
1、该折减系数是有限元分析之后在进行内力组合时考虑的，因此不会影响到结构的其它构件的设计，但是如果在PMCAD建模中设置了楼面活荷载折减，则此处的折减为二次折减，折减过多，可能导致结构不安全。因此建议在进行墙、柱、基础的设计时PMCAD中选择“不折减活荷载”。
2、程序在折减墙柱活荷载时，对斜撑并不进行折减。
3、SATWE程序文本结果WNL*.OUT和WWNL*.OUT中的活荷载工况内力都还没进行过折减，是在计算设计内力的时候才进行折减的。
图2
（三）JCCAD中的活荷载折减：
当上部结构采用SATWE软件进行计算分析，基础设计采用JCCAD软件时，活荷载折减有两种方式：
a） 按楼层数折减
b） 按楼面梁从属面积折减。
第一种方式应该在基础程序JCCAD中输入，如图3所示，上部结构分析程序中输入的活荷载按楼层折减系数（ SATWE参数定义中的【活荷信息】中的“柱、墙设计时活荷载”和“传给基础的活荷载”两项）对传给基础的荷载没有影响， JCCAD软件读取SATWE竖向构件内力时读取的是单工况标准值，没有进行活荷载折减。第二种方式在PMCAD建模时输入，如图1所示。当两处同时进行折减时，折减系数会连乘，导致计算结果偏于不安全。因此通常应仅在一个地方折减即可。
图3
三、JCCAD中的荷载输入问题
JCCAD软件能够读取PM、TAT、SATWE、PMSAP软件传给基础的荷载，也能由用户自己输入附加荷载，如这两类荷载同时存在，程序自动将其叠加。许多设计人在采用JCCAD软件进行基础设计时，为了简单省事对于上部荷载往往一律采用“PM恒+活”，其实这样是不合理的，甚至会造成一定的安全隐患。实际工程设计中宜采用“SATWE恒+活”、“TAT恒+活”、“PMSAP恒+活”才合理。
“PM恒+活”与“SATWE恒+活”在导荷方式以及构件内力的读取上存在很大差异，必须对二者的实质性差别有所了解才能够更加合理地进行选取。
a） 导荷方式的区别
“PM恒+活”的导荷方式与传统的手算相近，不考虑竖向刚度变形协调，各柱、墙或支撑等竖向构件承担的荷载主要与它们相应的受荷面积有关，与本身的构件刚度无关；SATWE、TAT、PMSAP等程序的计算与柱、墙或支撑等构件的刚度有关，考虑其竖向刚度变形协调，因此“PM恒+活”与“SATWE恒+活”的荷载分布会有差异，甚至在结构刚度差异大的情况下二者竖向构件内力的分布会存在极大的差异，但是二者的荷载总值应该基本相同，不应该存在较大差异。
b）内力（弯矩、剪力和轴力）选取的区别
“PM恒+活”中只有作用在杆件形心的轴力，没有弯矩和轴力，而“SATWE恒+活”有轴力、弯矩和剪力。独立式基础设计时由于其整体性比较差，弯矩不应该被忽略。对于一般的多层框架结构通常会在基础上设置拉梁，拉梁能起到一定的平衡柱底弯矩的作用，柱下独立基础（柱下独基或柱下桩承台）可以按照轴心受压考虑。但是对于柱距跨度大的建筑，尤其是工业厂房或者体育场馆等空旷结构，往往许多情况下是偏心弯矩起控制作用，如果采用“PM恒+活”由于其只有作用在杆件形心的轴力，没有弯矩和剪力，会存在一定的安全隐患，此时合理设计应该采用“SATWE恒+活”。
参考文献：
[1] 建筑结构荷载规范， GB 50009-2012
[2] 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
[3] 独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件JCCAD用户手册
关键词：活荷载；折减，PKPM软件
一般民用建筑的楼面均布活荷载按《荷载规范》查出的标准值，是建筑物正常使用情况下的最大荷载值，通常略高于建筑物使用期间实际荷载的平均值。实际情况下这样大的活荷载满布整个楼面的可能性是很小的，同时满布各层楼面的概率则更小。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，也即在确定梁、墙、柱和基础的荷载标准值时，还应按楼面活荷载标准值乘以折减系数后使用。由于房屋类别的不同，对于不同性质的房屋，楼面活荷载应该根据情况采用不同的折减系数。
一、规范条文的理解
《荷载规范》第5.1.2及5.1.3条规定了楼面梁、墙、柱及基础设计时的折减系数（此处从略，详见规范条文）。设计人员在进行设计时应该注意以下问题：
第一、楼面活荷载标准值折减只是针对楼面层折减，对于屋面层并不折减。
第二、设计楼面梁时的折减系数只是影响梁，而不应该影响与其相连的竖向构件柱或墙
或基础。
第三、有关柱、墙、基础计算时活荷载折减系数的规定，一定要注意其所列的是“计算截面以上的层数”而不是房屋的计算层数或自然层数，不少设计人就误认为房屋第1计算层的活荷载折减系数是1.0，第2、3计算层的活荷载折减系数是0.85，第4、5计算层的活荷载折减系数是0.7，以此类推，这是完全错误的。
二、PMPM程序对于楼面活荷载折减的实现
在使用PKPM结构软件过程中，有多处可以完成活荷载的折减，然而各种方法各有利弊，各有自己的适用性，用户可以选择合适的一种方法或者多种方法的组合来完成。
（一） PMCAD中的活荷载折减：
在PMCAD“荷载设置”菜单中可以进行楼面活荷载折减的选取，如图1所示。这种方法的缺点是通过折减楼面外加荷载来实现的，这样会导致结构墙、柱、基础等的内力都同时受到影响，对后面SATWE中的墙、柱、基础的活荷载折减产生叠加折减，不是很合理，但目前由于程序没有别的地方能进行楼面梁的折减，因此对楼面梁活荷载的折减注意不能与SATWE中的柱、墙活荷载折减同时使用。
此外《荷载规范》对于不同类别的房屋提出了不同的折减系数，情况复杂，而程序很难区分不同活荷载类型，此点还有待PKPM程序日后能有所改进。
图1
特别提示：如用户需要查询或核对某根墙柱上的折减系数，可以在PMCAD执行一次楼面荷载导荷后，在命令栏中键入“PM3JSHOW”命令可查看各柱截面以上的楼层数，而且每根柱的活荷载折减系数在各层配筋文件中也有输出。
（二）SATWE中的活荷载折减：
SATWE参数定义菜单中，如图2所示，用户可以根据情况选择是否折减“柱、墙设计时活荷载”及“传给基础的活荷载”，软件取《荷载规范》表5.1.2的折减系数作为默认值，用户也可以对这些折减系数进行修改。
这里有几点需要注意：
1、该折减系数是有限元分析之后在进行内力组合时考虑的，因此不会影响到结构的其它构件的设计，但是如果在PMCAD建模中设置了楼面活荷载折减，则此处的折减为二次折减，折减过多，可能导致结构不安全。因此建议在进行墙、柱、基础的设计时PMCAD中选择“不折减活荷载”。
2、程序在折减墙柱活荷载时，对斜撑并不进行折减。
3、SATWE程序文本结果WNL*.OUT和WWNL*.OUT中的活荷载工况内力都还没进行过折减，是在计算设计内力的时候才进行折减的。
图2
（三）JCCAD中的活荷载折减：
当上部结构采用SATWE软件进行计算分析，基础设计采用JCCAD软件时，活荷载折减有两种方式：
a） 按楼层数折减
b） 按楼面梁从属面积折减。
第一种方式应该在基础程序JCCAD中输入，如图3所示，上部结构分析程序中输入的活荷载按楼层折减系数（ SATWE参数定义中的【活荷信息】中的“柱、墙设计时活荷载”和“传给基础的活荷载”两项）对传给基础的荷载没有影响， JCCAD软件读取SATWE竖向构件内力时读取的是单工况标准值，没有进行活荷载折减。第二种方式在PMCAD建模时输入，如图1所示。当两处同时进行折减时，折减系数会连乘，导致计算结果偏于不安全。因此通常应仅在一个地方折减即可。
图3
三、JCCAD中的荷载输入问题
JCCAD软件能够读取PM、TAT、SATWE、PMSAP软件传给基础的荷载，也能由用户自己输入附加荷载，如这两类荷载同时存在，程序自动将其叠加。许多设计人在采用JCCAD软件进行基础设计时，为了简单省事对于上部荷载往往一律采用“PM恒+活”，其实这样是不合理的，甚至会造成一定的安全隐患。实际工程设计中宜采用“SATWE恒+活”、“TAT恒+活”、“PMSAP恒+活”才合理。
“PM恒+活”与“SATWE恒+活”在导荷方式以及构件内力的读取上存在很大差异，必须对二者的实质性差别有所了解才能够更加合理地进行选取。
a） 导荷方式的区别
“PM恒+活”的导荷方式与传统的手算相近，不考虑竖向刚度变形协调，各柱、墙或支撑等竖向构件承担的荷载主要与它们相应的受荷面积有关，与本身的构件刚度无关；SATWE、TAT、PMSAP等程序的计算与柱、墙或支撑等构件的刚度有关，考虑其竖向刚度变形协调，因此“PM恒+活”与“SATWE恒+活”的荷载分布会有差异，甚至在结构刚度差异大的情况下二者竖向构件内力的分布会存在极大的差异，但是二者的荷载总值应该基本相同，不应该存在较大差异。
b）内力（弯矩、剪力和轴力）选取的区别
“PM恒+活”中只有作用在杆件形心的轴力，没有弯矩和轴力，而“SATWE恒+活”有轴力、弯矩和剪力。独立式基础设计时由于其整体性比较差，弯矩不应该被忽略。对于一般的多层框架结构通常会在基础上设置拉梁，拉梁能起到一定的平衡柱底弯矩的作用，柱下独立基础（柱下独基或柱下桩承台）可以按照轴心受压考虑。但是对于柱距跨度大的建筑，尤其是工业厂房或者体育场馆等空旷结构，往往许多情况下是偏心弯矩起控制作用，如果采用“PM恒+活”由于其只有作用在杆件形心的轴力，没有弯矩和剪力，会存在一定的安全隐患，此时合理设计应该采用“SATWE恒+活”。
参考文献：
[1] 建筑结构荷载规范， GB 50009-2012
[2] 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
[3] 独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件JCCAD用户手册