PKPM中剛性樓板、彈性樓板的選取

1、PKPM中剛性樓板、彈性樓板的選取1. 引言樓板既是結(jié)構(gòu)中重要的受力構(gòu)件又是重要的傳力構(gòu)件。由于樓板同時存在著平面內(nèi)剛度及平面外剛度，在結(jié)構(gòu)分析中，它對結(jié)構(gòu)的整體剛度、對豎向和其他水平構(gòu)件的內(nèi)力都會產(chǎn)生影響，即樓板剛度的大小直接影響著整體結(jié)構(gòu)及相關(guān)構(gòu)件（也包括樓板本身）的分析結(jié)果（內(nèi)力、變形及配筋）。所以樓板剛度的合理假定已成為結(jié)構(gòu)分析的主要計算原則。首先要理解什么是“平面內(nèi)”和“平面外”。平面內(nèi)就是指和載荷作用方向一致的方向，平面外就是和載荷作用方向垂直的方向。通常所說的樓板平面內(nèi)的剛度無限大，是指在水平荷載（地震力和風(fēng)等）作用下，樓板在水平面內(nèi)可以視為剛體，即與水平荷載一致的方向上；在該平

2、面內(nèi)的每一點的位移都是相等的，此時它的截面高度可以認(rèn)為是整個樓的面寬或進(jìn)深。而平面外方向就是指樓板的結(jié)構(gòu)厚度方向，結(jié)構(gòu)厚度通常僅僅為十幾厘米，和整個樓的面寬或進(jìn)深的十幾米或幾十米相比起來，就小多了。2. PKPM樓板計算模型在PKPM的SATWE、PMSAP板塊中，實現(xiàn)了四種類型的樓板剛度模型：剛性樓板、彈性樓板6、彈性樓板3和彈性膜的計算模型。2.1剛性樓板模型其含義是指平面內(nèi)剛度無限大，內(nèi)力計算時不考慮平面內(nèi)變形，與板厚無關(guān)，平面外剛度為零，PKPM程序默認(rèn)樓板為剛性樓板。該模型使結(jié)構(gòu)在每層板內(nèi)只有3個公共自由度，即兩個平移自由度dx、dy和一個繞豎軸扭轉(zhuǎn)自由度Bz,在板內(nèi)的每個節(jié)點的獨(dú)立

3、自由度也只有3個；使電算的效率大大提高，程序的運(yùn)用范圍越來越廣泛。剛性樓板假定認(rèn)定平面外剛度為零，忽略了樓面梁的有效翼緣對平面外剛度的貢獻(xiàn)，使結(jié)構(gòu)總剛度偏小，周期加長，吸引的地震作用小，不安全。為此，規(guī)范規(guī)定用梁剛度增大系數(shù)來間接的考慮樓板平面外的剛度。于是高規(guī)第5.2.2規(guī)定在內(nèi)力和位移計算時，對現(xiàn)澆樓面和裝配式整體樓面的梁剛度采用1.32.0增大系數(shù)來考慮翼緣的增大作用。剛性樓板假定結(jié)構(gòu)計算概念明了，計算簡便；使電算的效率大大提高，程序的運(yùn)用范圍越來越廣泛。目前設(shè)計中的絕大多數(shù)工程的樓面都能符合剛性樓板的假定，以此進(jìn)行的計算分析可用于工程設(shè)計。2.2彈性樓板6模型采用殼單元真實地計算樓板的

4、面內(nèi)剛度和面外剛度，是理論上最符合樓板實際情況的計算模型。但由于部分豎向樓面荷載將通過樓板的面外剛度直接傳遞給豎向構(gòu)件，從而使梁的彎矩減小，相應(yīng)配筋也會減小，導(dǎo)致比剛性樓板模型的梁，其配筋具有較小的安全儲備，因此，建議不要輕易采用彈性樓板6模型。在SATWE或PMSAP軟件中，彈性樓板6模型主要是針對板柱結(jié)構(gòu)和板柱一剪力墻結(jié)構(gòu)的，可以較真實地模擬樓板的剛度和變形，又不存在梁配筋安全儲備減小的問題。2.3彈性樓板3模型樓板平面內(nèi)剛度無限大，樓板平面外剛度采用中厚板彎曲單元計算。該假定與厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換厚板特性一致，轉(zhuǎn)換厚板一般面內(nèi)剛度很大，其面外剛度是結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵。通過厚板的面外剛度，改變

5、傳力途徑，將厚板以上部分結(jié)構(gòu)承受的荷載安全地傳遞下去。適用于厚板裝換層結(jié)構(gòu)的厚板分析；當(dāng)板柱結(jié)構(gòu)板的面內(nèi)剛度足夠大時，也可采用彈性樓板3模型。2.4彈性膜模型采用平面應(yīng)力膜單元來真實地計算樓板的平面內(nèi)剛度，而不是剛度無限大；為簡化計算，同時忽略樓板平面外的剛度，即面外剛度為零。有點近似剛性樓板假定但又不同于剛性假定，要理解它的真實概念?？諘绲墓I(yè)廠房和體育場館結(jié)構(gòu)、樓板局部開大洞結(jié)構(gòu)、樓板平面較長或有較大凹入以及平面弱連接結(jié)構(gòu)等，考慮樓板面內(nèi)剛度有較大削弱，而采用彈性樓板6模型又會影響梁配筋的安全儲備，可以采用彈性膜模型。3. PKPM在選取彈性樓板時需要注意以下幾個問題1）彈性樓板假定是用總

6、剛分析法來進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算的，所以建模時有彈性板的話要勾選總剛分析法。僅有側(cè)剛計算是只適用于剛性樓板假定，它不能識別彈性樓板。2）用總剛法、彈性樓板進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算時，應(yīng)再用剛性樓板假定補(bǔ)充計算結(jié)構(gòu)的位移比、周期比和層剛度比等整體控制指標(biāo)，因為這些參數(shù)規(guī)范要求是在剛性樓板假定下進(jìn)行的計算值。3）彈性樓板僅適用于高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不適用于多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑。多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)建筑中存在有彈性摟板時，可近似的按開洞處理，但要注意人工將荷載分配到周邊梁上。4）計算位移比、層剛比、周期比時選用剛性樓板假定是，計算內(nèi)力、配筋及其他內(nèi)容時選用剛性樓板假定否。規(guī)范鏈接：高規(guī)5.2.2：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋中，梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大。近似考慮時，樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取1.32.0。高規(guī)5.1.5：進(jìn)行高層建筑內(nèi)力與位移計算時，可假定樓板