剛性樓板假定的工作原理及其選用方法

1、剛性樓板假定的工作原理及其選用方法剛性樓板假定的工作原理及其選用方法201011914:5【大中小】【打印】【我要糾錯(cuò)】摘要：摘要：剛性樓板假定是建筑結(jié)構(gòu)分析中的一個(gè)特有概念，它的引用可使計(jì)算概念明了，計(jì)算方法簡(jiǎn)便，其成果可用于工程設(shè)計(jì)。在目前的各設(shè)計(jì)計(jì)算軟件中它是影響整體分析的主要參數(shù)，正確理解它的規(guī)范依據(jù)和力學(xué)原理，有助于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：剛性樓板假定；彈性樓板假定；振型分解反應(yīng)譜法；時(shí)程分析法；側(cè)剛分析法；總剛

2、分析法1、前言、前言剛性樓板假定是總信息中的重要參數(shù)之一，總信息是建筑結(jié)構(gòu)分析中影響整體的參數(shù)群，它的變化直接影響整體計(jì)算結(jié)果的合理J性。由于程序編制人在計(jì)算理論和對(duì)規(guī)范理解上的差異，加之側(cè)重點(diǎn)不一樣，總信息在各個(gè)程序中會(huì)有差異，就是同一個(gè)程序的不同版本也有所不同。所以，在使用時(shí)應(yīng)熟悉和理解程序的編制原理和使用說(shuō)明，正確理解各個(gè)參數(shù)的規(guī)范依據(jù)和力學(xué)概念，從規(guī)范要求、力學(xué)原理和工程經(jīng)驗(yàn)等方面加以分析后合理選取，并按規(guī)范要求，對(duì)電算結(jié)果，應(yīng)

3、經(jīng)分析判斷，確認(rèn)其合理、有效后，方可用于工程設(shè)計(jì)。2、樓板剛度的各種假定、樓板剛度的各種假定2.1問(wèn)題的提出樓板是主要的量大面廣的水平構(gòu)件，它一方面承受著豎向荷載的作用，又將其傳遞給柱、墻等豎向構(gòu)件，另方面在受到水平荷載（風(fēng)、地震等）作用時(shí)，也將其作用傳遞給豎向構(gòu)件。所以它既是重要的受力構(gòu)件又是重要的傳力構(gòu)件。由于樓板同時(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度、對(duì)豎向和其他水平構(gòu)件的內(nèi)力產(chǎn)生重要影響，即樓板剛度的

4、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(jì)算原則。隨著建筑功能的日益復(fù)雜和建筑外形的多樣化，建筑結(jié)構(gòu)也隨之復(fù)雜化，在此影響下，尋求樓板剛度的合理簡(jiǎn)化和假定，來(lái)滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)的要求是廣大設(shè)計(jì)人員關(guān)注和思考的課題，也是各個(gè)程序不斷改版，努力完善，競(jìng)相推出簡(jiǎn)明、高效和可靠的計(jì)算方法的原因之一。2.2剛性樓板假定其含義是假定樓板平面內(nèi)剛度無(wú)限大，平面外剛度為零。這

5、是一個(gè)特有概念能使結(jié)構(gòu)計(jì)算概念明了，計(jì)算簡(jiǎn)便；使結(jié)構(gòu)在每層板內(nèi)只有3個(gè)公共自由度，即兩個(gè)平移自由度dx、dy和一個(gè)繞豎軸扭轉(zhuǎn)自由度θz，在板內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立自由度也只有3個(gè)；使電算的效率大大提高，程序的運(yùn)用范圍越來(lái)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(duì)平面外剛度的貢獻(xiàn)，使結(jié)構(gòu)總剛度偏小，周期加長(zhǎng)，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(lái)間接的考慮樓板平面外的剛度。于高規(guī)4.3.6及抗震規(guī)范3

6、.4.3規(guī)定對(duì)不規(guī)則、開(kāi)大洞、樓板局部不連續(xù)等情況，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際變化的計(jì)算模型。3、一般程序中的兩種抗震設(shè)計(jì)方法、一般程序中的兩種抗震設(shè)計(jì)方法3.1振型分解反應(yīng)譜法也稱(chēng)規(guī)范法，適用于大量的工程計(jì)算，該法有側(cè)剛及總剛兩種計(jì)算方法，分別對(duì)應(yīng)側(cè)剛模型及總剛模型，其主要區(qū)別是側(cè)剛模型采用剛性樓板假定的簡(jiǎn)化剛度矩陣模型?？倓偰Ｐ褪遣捎脧椥詷前寮俣ǖ恼鎸?shí)結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化成的剛度矩陣模型。振型分解反應(yīng)譜法

7、先計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振振型，選取若干個(gè)振型分別計(jì)算各個(gè)振型的水平地震作用，將各振型水平地震作用于結(jié)構(gòu)上，求其結(jié)構(gòu)內(nèi)力，最后將各振型的內(nèi)力進(jìn)行組合，得到地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形。其基本原理就是用“規(guī)范”反應(yīng)譜，先求得各振型的對(duì)應(yīng)的“最大”地震力，組合后得到結(jié)構(gòu)的組合地震作用。這里面有一個(gè)求“廣義特征值”而得出結(jié)構(gòu)前幾階振型和頻率的重要步驟，在這個(gè)過(guò)程中程序按力學(xué)和數(shù)學(xué)的法則進(jìn)行繁多的中間計(jì)算，而不輸出中間資料，僅將結(jié)果值告知設(shè)計(jì)人。3.2時(shí)程

8、分析法即振型疊加法，用于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充計(jì)算，按抗震規(guī)范5.1.23及條文說(shuō)明，時(shí)程分析法是多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，與反應(yīng)譜法計(jì)算值比較取較大值，對(duì)特別不規(guī)則、特別重要的和較高的高層建筑才要求采用。為一組常系數(shù)的二階線(xiàn)性動(dòng)力微分方程，程序多用振型疊加法求解，即把各個(gè)振型的響應(yīng)疊加以得到系統(tǒng)的彈性時(shí)程響應(yīng)。實(shí)施中應(yīng)注意：（1）應(yīng)按建筑場(chǎng)地類(lèi)別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線(xiàn)（人工模擬地震波）進(jìn)行分析

9、。（2）每條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)少于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%.多條曲線(xiàn)時(shí)不應(yīng)小于80%.（3）選用的地震使其加速度時(shí)程的持續(xù)時(shí)間一般為結(jié)構(gòu)基本周期的510倍，且高層建筑不宜小于20s.（4）計(jì)算罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形時(shí)應(yīng)采用彈塑性時(shí)程分析法。4、振型分解法中的兩種計(jì)算方法及與剛性樓板假定的關(guān)系、振型分解法中的兩種計(jì)算方法及與剛性樓板假定的關(guān)系側(cè)剛計(jì)算方法側(cè)剛計(jì)算方法是一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，它建立在“剛性樓板假定”的基礎(chǔ)上