問題描述:
將恒載拆成附加恒載(DL)和自重(DLS)兩部分,在階段施工工況(radioactive)中逐步施加這兩個荷載。此外定義以上述工況為前置非線性工況 DL 工況和 DLS 工況(如圖 1 所示)。計算發(fā)現(xiàn)階段施工工況最后一步的彎矩 M3 不等于 DL 和 DLS 工況的彎矩值之和,尤其是斜撐,施工模擬計算的彎矩是 DL+DLS 工況的三倍多,如圖 2 所示。請問為什么會出現(xiàn)這種情況?

圖 1 DL 工況的定義

圖 2 斜撐內(nèi)力結(jié)果
解答:
階段施工分析是一種非線性分析,隨著階段操作,結(jié)構(gòu)的剛度矩陣會不斷發(fā)生變化。因此每個操作步中施加的荷載產(chǎn)生的彎矩之和(M1+M2+M3)并不等于一次性加載的結(jié)果(M0),如圖 3 所示。

圖 3 分步加載和一次性加載的示意圖
本例中造成斜撐內(nèi)力差異的另一個主要原因是,分步加載和一次性加載時斜撐的邊界條件不同。圖 4 中構(gòu)件顏色按樓層顯示,可以看見第一段斜撐躍過多層,直到第七層才與梁搭接,所以在第七層施工之前,斜撐都是作為斜向懸臂構(gòu)件受力,導(dǎo)致底部彎矩很大,而一次性加載時斜撐是兩端固接的構(gòu)件,所以端部彎矩較小。
圖 4 斜撐施工步驟