PKPM中刚性楼板、弹性楼板的选取

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1、PKPM中刚性楼板、弹性楼板的选取1.引言楼板既是结构中重要的受力构件又是重要的传力构件。由于楼板同时存在着平面内刚度及平面外刚度，在结构分析中，它对结构的整体刚度、对竖向和其他水平构件的内力都会产生影响，即楼板刚度的大小直接影响着整体结构及相关构件(也包括楼板本身)的分析结果(内力、变形及配筋)。所以楼板刚度的合理假定已成为结构分析的主要计算原则。首先要理解什么是“平面内”和“平面外”。平面内就是指和载荷作用方向一致的方向，平面外就是和载荷作用方向垂直的方向。通常所说的楼板平面内的刚度无限大，是指在水平荷载（地震力和风等）作用下，楼

2、板在水平面内可以视为刚体，即与水平荷载一致的方向上；在该平面内的每一点的位移都是相等的，此时它的截面高度可以认为是整个楼的面宽或进深。而平面外方向就是指楼板的结构厚度方向，结构厚度通常仅仅为十几厘米，和整个楼的面宽或进深的十几米或几十米相比起来，就小多了。2.PKPM楼板计算模型在PKPM的SATWE、PMSAP板块中，实现了四种类型的楼板刚度模型：刚性楼板、弹性楼板6、弹性楼板3和弹性膜的计算模型。2.1刚性楼板模型其含义是指平面内刚度无限大，内力计算时不考虑平面内变形，与板厚无关，平面外刚度为零，PKPM程序默认楼板为刚性楼板。该

3、模型使结构在每层板内只有3个公共自由度，即两个平移自由度dx、dy和一个绕竖轴扭转自由度θz，在板内的每个节点的独立自由度也只有3个；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。刚性楼板假定认定平面外刚度为零，忽略了楼面梁的有效翼缘对平面外刚度的贡献，使结构总刚度偏小，周期加长，吸引的地震作用小，不安全。为此，规范规定用梁刚度增大系数来间接的考虑楼板平面外的刚度。于是《高规》第5.2.2规定在内力和位移计算时，对现浇楼面和装配式整体楼面的梁刚度采用1.3－2.0增大系数来考虑翼缘的增大作用。刚性楼板假定结构计算概念明了，计算简便；

4、使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。目前设计中的绝大多数工程的楼面都能符合刚性楼板的假定，以此进行的计算分析可用于工程设计。2.2弹性楼板6模型采用壳单元真实地计算楼板的面内刚度和面外刚度，是理论上最符合楼板实际情况的计算模型。但由于部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，从而使梁的弯矩减小，相应配筋也会减小，导致比刚性楼板模型的梁，其配筋具有较小的安全储备，因此，建议不要轻易采用弹性楼板6模型。在SATWE或PMSAP软件中，弹性楼板6模型主要是针对板柱结构和板柱一剪力墙结构的，可以较真实地模拟楼板的刚度

5、和变形，又不存在梁配筋安全储备减小的问题。2.3弹性楼板3模型楼板平面内刚度无限大，楼板平面外刚度采用中厚板弯曲单元计算。该假定与厚板转换层结构的转换厚板特性一致，转换厚板一般面内刚度很大，其面外刚度是结构传力的关键。通过厚板的面外刚度，改变传力途径，将厚板以上部分结构承受的荷载安全地传递下去。适用于厚板装换层结构的厚板分析；当板柱结构板的面内刚度足够大时，也可采用弹性楼板3模型。2.4弹性膜模型采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度，而不是刚度无限大；为简化计算，同时忽略楼板平面外的刚度，即面外刚度为零。有点近似刚性楼板假定

6、但又不同于刚性假定，要理解它的真实概念。空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构等，考虑楼板面内刚度有较大削弱，而采用弹性楼板6模型又会影响梁配筋的安全储备，可以采用弹性膜模型。3.PKPM在选取弹性楼板时需要注意以下几个问题1）弹性楼板假定是用总刚分析法来进行结构整体计算的，所以建模时有弹性板的话要勾选总刚分析法。仅有侧刚计算是只适用于刚性楼板假定，它不能识别弹性楼板。2）用总刚法、弹性楼板进行结构整体计算时，应再用刚性楼板假定补充计算结构的位移比、周期比和层刚度比等整体控制指标，

7、因为这些参数规范要求是在刚性楼板假定下进行的计算值。3）弹性楼板仅适用于高层钢筋混凝土结构，不适用于多层钢筋混凝土结构及钢结构建筑。多层钢筋混凝土结构及钢结构建筑中存在有弹性搂板时，可近似的按开洞处理，但要注意人工将荷载分配到周边梁上。4）计算位移比、层刚比、周期比时选用刚性楼板假定[是]，计算内力、配筋及其他内容时选用刚性楼板假定[否]。规范链接：《高规》5.2.2：在结构内力与位移计算中，现浇楼盖和装配整体式楼盖中，梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。近似考虑时，楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3～2.0。《高规》5.1.5：

8、进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚，相应地设计时应采取必要措施，保证楼板平面内的整体刚度。当楼板会产生明显的面内变形时，计算时就应考虑楼板的面内变形或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结