問題描述:
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3-2010)第 5.1.8 條規(guī)定:高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算中,當(dāng)樓面活荷載大于 4kN/m2 時(shí),應(yīng)考慮樓面活荷載不利布置引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力的增大。請(qǐng)問如何在 SAFE 中考慮活荷載不利布置呢?
解答:
SAFE 提供了兩種實(shí)現(xiàn)活荷載不利布置的方法,分別是自動(dòng)樣式活荷載和樣式活荷載。無論哪種方法,程序最終通過同號(hào)相加(Range Add)的荷載組合類型計(jì)算得到考慮活荷載最不利布置時(shí)的構(gòu)件內(nèi)力。
第一種方法是自動(dòng)樣式活荷載結(jié)合板塊。程序基于板塊自動(dòng)劃分考慮活荷載不利布置的區(qū)域,最終將滿布的活荷載轉(zhuǎn)換為每個(gè)板塊單獨(dú)施加的活荷載。這是考慮活荷載不利布置最便捷和高效的方法,因?yàn)橛脩糁恍枰x一種荷載模式(樣式活荷載-自動(dòng)),以及對(duì)樓板指定一次面荷載(活荷載)即可。程序自動(dòng)生成多步靜力工況,在分析完成后,可以查看該工況下每一步或同號(hào)相加的分析結(jié)果。
第二種方法是樣式活荷載結(jié)合虛面。用戶需要在每個(gè)考慮活荷載不利布置的區(qū)域繪制虛面,定義相應(yīng)數(shù)量的荷載模式(樣式活荷載),然后依次為每個(gè)虛面指定面荷載(樣式活荷載)。對(duì)于 SAFE v16 版本的用戶,該方法用于活荷載的布置與軸網(wǎng)不一致的情況,但是操作繁瑣。從 SAFE v20 版本開始,增加了基于支承線添加板塊以及繪制板塊的新功能,第二種方法可直接被替代。
本篇文檔僅介紹第一種方法,第二種方法的具體操作請(qǐng)參考 SAFE 相關(guān)的教學(xué)短視頻,這里不再贅述。
1. 板塊
SAFE 中的板塊(Slab Panels)是一種非結(jié)構(gòu)幾何對(duì)象,它可以基于軸網(wǎng)或支承線生成,也可以由用戶繪制。它們依附在樓板體系,借助板塊可以施加用于分析活荷載不利布置的活荷載分布樣式。如果是基于軸網(wǎng)生成板塊,那么無需再添加板塊;如果是和軸網(wǎng)不一致的活荷載布置,那么需要添加板塊,可以選擇基于支承線添加或者直接繪制。
(1)基于軸網(wǎng)自動(dòng)生成板塊:無需添加板塊,程序在運(yùn)行分析后自動(dòng)生成和軸網(wǎng)布局一致的板塊。
(2)基于支承線添加板塊:需要首先繪制支承線(命令路徑:【繪制>繪制支承線】),然后選擇所繪制的支承線,最后基于支承線添加板塊(命令路徑:【編輯>添加/修改板塊>使用支承線添加板塊】)。
(3)繪制板塊:點(diǎn)擊【繪制>繪制板塊】命令可直接繪制板塊,與繪制樓板的操作類似,依次單擊節(jié)點(diǎn)即可。
2. 操作步驟
下面通過繪制板塊的方式舉例說明操作步驟:
(1)繪制板塊。根據(jù)活荷載的布置情況繪制板塊,如圖 1 所示。
圖 1 繪制板塊
(2)添加類型為“樣式活荷載-自動(dòng)”的荷載模式,如圖 2 所示。SAFE 默認(rèn)存在名稱為 Live 的活荷載荷載模式;如果沒有,需要補(bǔ)充添加。
圖 2 添加自動(dòng)樣式活荷載的荷載模式
(3)在樓板上施加活荷載,如圖 3 所示。
圖 3 樓板指定活荷載
(4)查看多步靜力工況并定義荷載組合。
程序自動(dòng)生成一個(gè)多步靜力工況(圖 4)來考慮活荷載的不利布置,最終通過同號(hào)相加(Range Add)的方式對(duì)每個(gè)板塊的活荷載進(jìn)行組合,得到最大正值和最大負(fù)值。基于該多步靜力工況定義荷載組合并將其添加到設(shè)計(jì)荷載組合中,即可在設(shè)計(jì)樓板時(shí)考慮活荷載不利布置。

圖 4 基于自動(dòng)樣式活荷載生成的多步靜力工況
3. 結(jié)果的查看
(1)圖形顯示
選擇多步靜力工況,可以通過切換步數(shù)(Step Number),依次查看活荷載單獨(dú)作用在不同板塊下樓板的變形(圖 5)或內(nèi)力/應(yīng)力。也可以查看同號(hào)相加得到的最大正值(Range Max)和最大負(fù)值(Range
Min),如圖 6 所示。
圖 5 活荷載單獨(dú)作用在每個(gè)板塊的樓板變形圖
圖 6 同號(hào)相加的最大負(fù)值
(2)表格輸出
點(diǎn)擊【顯示>顯示表格】命令,在分析結(jié)果(ANALYSIS RESULTS)中展開 Analysis
Result Enveloping Summaries,選擇表格 Nodal Displacements Enveloping Summary。該表格提供了每個(gè)板塊的最大和最小位移值以及對(duì)應(yīng)的荷載工況/荷載組合,同時(shí)提供了最大/最小位移發(fā)生的坐標(biāo)值,如圖 7 所示。


圖 7 節(jié)點(diǎn)位移包絡(luò)表格