弹性板定义

四种计算模式的意义和适用范围:

在建筑结构中,楼板主要承受竖向荷载作用。同时,由于楼板既有平面内刚度,又有平面外刚度,因此在实际的工程受力中,楼板对结构的整体刚度、竖向和水平构件的内力均有影响。

从理论上讲,楼板可以采用平面板元或壳元来模拟。对于一般的普通钢筋混凝土现浇楼板,其厚度并不大, 因此其变形满足直线法假定,平面内刚度和平面外刚度相对独立,可以分别采用平面应力膜单元和板弯曲单元计算,然后进行应力叠加;若板厚度较大,如厚板转换层中的楼板或筏板基础中的筏板,其变形已不满足直线法假定,平面内刚度和平面外刚度也不再相对独立,这时就得采用中厚板单元或厚板单元模拟楼板进行计算。

1、刚性板假定

(1)假定楼板平面内无限刚,平面外刚度为零。每块刚性板内的所有节点均有三个面内公共自由度,即沿X 、Y 向的平动自由度和绕Z 轴的扭转自由度。 而绕X 、Y 向的扭转自由度和沿Z 轴的平动自由度则忽略不计。

(2)、梁刚度放大系数的应用

《高规》第5.2.2条规定:在结构内力与位移计算中, 现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据

翼缘情况取1.3~2.0。对于无现浇面层的装配式结构,可不考虑楼面翼缘的作用。

(3)、适用范围:

楼板形状比较规则的结构

2、弹性板6假定

(1)楼板的平面内刚度和平面外刚度均为有限刚 。

(2)适用范围:

板柱体系或板柱—剪力墙结构 。

3、弹性膜假定

(1)、采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度,同时又忽略了平面外刚度,即假定楼板平面外刚度为零 。

(2)、适用范围

广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中,比如体育场馆等空旷结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中 的转换层楼板、多塔联体结构中的弱连接板等结构。

4、弹性板3假定

(1)物理意义

楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为有限刚。程序采用中厚板弯曲单元来计算楼板平面外刚度 。

(2)适用范围

厚板转换层结构和板厚比较大的板柱体系或板柱—抗震墙体系。

(3)注意事项

(a )、要在PMCAD 软件的人机交互式建模中输入100mm*100mm的虚梁。虚梁在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁,不参与结构计算。它的主要作用有以下三点:

为SATWE 或PMSAP 软件提供板的边界条件;

传递上部结构的竖向荷载。

为弹性楼板单元的划分提供必要条件。

(b )、采用弹性板3模式进行设计时,与厚板相邻的上下层的层高应包含厚板厚度的一半。

PKPM 中有关板使用说明

以下内容是结合PKPM 手册和培训讲座总结的

从老论坛转过来希望对大家有用:

弹性板6就是真实的壳单元

每个点有6个自由度。

考虑了平面外和平面内刚度

弹性楼板3:假定楼板平面内无限刚,

程序仅真实地计算楼板平面外刚度

弹性膜:由程序据实计算板平面内刚度,

平面外刚为0的板。

在SATWE 软件提供的几种弹性楼板假定中,

弹性楼板6适用于板柱结构和板柱――抗震墙结构,

弹性楼板3适用于厚板转换层结构,

弹性膜适用于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。

对于量大面广的普通工程,其楼板一般都不特殊,都可以简单地采用刚性楼板假定。

――摘自陈岱林等主编的《多层及高层结构CAD 软件高级应用》

绝大多数结构的楼板都是规则的没有开大洞的。

结构在没有定义成弹性板的情况下,程序自动定义为刚性板的,

可在“特殊构件”下的“刚性板号”按钮来查询。

若没有勾选“刚性楼板假定”,则是按分块无限刚来考虑的

缺省会除去开洞等地方的无限刚假定,

而若勾选“刚性楼板假定”,则是按整层无限刚假定的

即整个楼层只有UX ,UY ,RZ 三个自由度。

SAT8没有法消除分块无限刚的假定,

在“特殊构件”一栏中找不到“弹性板”的定义的。

此时按“总刚计算”和“侧刚计算”内力也应该差别不大

实际也没有多大意义。

对于大多数楼板比较规则的结构来说,定义没定义刚性板结果相差不大。 但是对复杂楼板结构来说如厚板转换、无梁楼盖、狭长楼板、连体结构等, 是不是定义刚性楼板相差很大,

严格来说刚性楼板假定就不适用这种结构,

所以这类结构只有在算位移比和周期比(多塔例外),

内力等计算按实际情况选择。

我们的传统设计理念是,导荷原则是板--梁--柱墙。

所以才会有膜元这样的假定。因为膜元能十分好的贯彻这个设计理念。 而膜元基本就是按照传统的手算方式来导荷的。

采用弹性膜计算,由于本身没有考虑楼板的平面外刚度,

需要采用梁的刚度放大系数,否则将会使梁的配筋偏小,偏于不安全

如果板是壳元,则会有点误差,因为它是按有限元的方法按节点进行导荷的。 所以pkpm一直都说,使用弹性楼板6要慎重

因为用弹性楼板6就是壳单元考虑平面外刚度,和梁一齐受弯,

(此时梁刚度不能再放大)

从而使梁的配筋比刚性板的情况下要减少。

但是个人理解,只有有限元的理论是正确的,

这种假定只能说是比刚性板更准确。

毕竟它真正模拟了实际情况。

虽然它挑战了传统的思维计算模式:)

当然,如果定义了“上节点高”,即有斜面的情况

PKPM 会去掉缺省的无限刚假定,

在“特殊构件”下的“刚性板号”按钮来查询的时候是查不到刚性板号的。 但是具体是按弹性板计算还是按什么计算,我也不太清楚。

另摘引另一论坛的一位朋友的话,大家共享:

对于扭转周期比平动周期、最大位移比平均位移都是基于楼板平面内无限刚的假定,

虽然规范没有明确说明这个假定,

但是《抗震规范》3.4.2、3.4.3的条文说明中,透漏出了这个假定。

SATWE 也明确说明:如果不勾“强制刚性楼板”,则周期比和位移比没有意义。 另外,譬如ETABS 软件,它的说明中也明确指出:指定楼板刚性,才会输出位移比,

否则是不会输出位移比值的。

因此如果在pkpm 中选了弹性楼板,那么周期比、位移比就不对。

如果选择弹性楼板,对结构的计算配筋是有意义的

有一个问题是对于斜屋面,

按刚性板计算出来的周期比又有何意义

可能需要规范的制定都来说明一下了,

也请大家发表一下高见。

不对之处,大家共同讨论。

四种计算模式的意义和适用范围:

在建筑结构中,楼板主要承受竖向荷载作用。同时,由于楼板既有平面内刚度,又有平面外刚度,因此在实际的工程受力中,楼板对结构的整体刚度、竖向和水平构件的内力均有影响。

从理论上讲,楼板可以采用平面板元或壳元来模拟。对于一般的普通钢筋混凝土现浇楼板,其厚度并不大, 因此其变形满足直线法假定,平面内刚度和平面外刚度相对独立,可以分别采用平面应力膜单元和板弯曲单元计算,然后进行应力叠加;若板厚度较大,如厚板转换层中的楼板或筏板基础中的筏板,其变形已不满足直线法假定,平面内刚度和平面外刚度也不再相对独立,这时就得采用中厚板单元或厚板单元模拟楼板进行计算。

1、刚性板假定

(1)假定楼板平面内无限刚,平面外刚度为零。每块刚性板内的所有节点均有三个面内公共自由度,即沿X 、Y 向的平动自由度和绕Z 轴的扭转自由度。 而绕X 、Y 向的扭转自由度和沿Z 轴的平动自由度则忽略不计。

(2)、梁刚度放大系数的应用

《高规》第5.2.2条规定:在结构内力与位移计算中, 现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据

翼缘情况取1.3~2.0。对于无现浇面层的装配式结构,可不考虑楼面翼缘的作用。

(3)、适用范围:

楼板形状比较规则的结构

2、弹性板6假定

(1)楼板的平面内刚度和平面外刚度均为有限刚 。

(2)适用范围:

板柱体系或板柱—剪力墙结构 。

3、弹性膜假定

(1)、采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度,同时又忽略了平面外刚度,即假定楼板平面外刚度为零 。

(2)、适用范围

广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中,比如体育场馆等空旷结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中 的转换层楼板、多塔联体结构中的弱连接板等结构。

4、弹性板3假定

(1)物理意义

楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为有限刚。程序采用中厚板弯曲单元来计算楼板平面外刚度 。

(2)适用范围

厚板转换层结构和板厚比较大的板柱体系或板柱—抗震墙体系。

(3)注意事项

(a )、要在PMCAD 软件的人机交互式建模中输入100mm*100mm的虚梁。虚梁在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁,不参与结构计算。它的主要作用有以下三点:

为SATWE 或PMSAP 软件提供板的边界条件;

传递上部结构的竖向荷载。

为弹性楼板单元的划分提供必要条件。

(b )、采用弹性板3模式进行设计时,与厚板相邻的上下层的层高应包含厚板厚度的一半。

PKPM 中有关板使用说明

以下内容是结合PKPM 手册和培训讲座总结的

从老论坛转过来希望对大家有用:

弹性板6就是真实的壳单元

每个点有6个自由度。

考虑了平面外和平面内刚度

弹性楼板3:假定楼板平面内无限刚,

程序仅真实地计算楼板平面外刚度

弹性膜:由程序据实计算板平面内刚度,

平面外刚为0的板。

在SATWE 软件提供的几种弹性楼板假定中,

弹性楼板6适用于板柱结构和板柱――抗震墙结构,

弹性楼板3适用于厚板转换层结构,

弹性膜适用于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。

对于量大面广的普通工程,其楼板一般都不特殊,都可以简单地采用刚性楼板假定。

――摘自陈岱林等主编的《多层及高层结构CAD 软件高级应用》

绝大多数结构的楼板都是规则的没有开大洞的。

结构在没有定义成弹性板的情况下,程序自动定义为刚性板的,

可在“特殊构件”下的“刚性板号”按钮来查询。

若没有勾选“刚性楼板假定”,则是按分块无限刚来考虑的

缺省会除去开洞等地方的无限刚假定,

而若勾选“刚性楼板假定”,则是按整层无限刚假定的

即整个楼层只有UX ,UY ,RZ 三个自由度。

SAT8没有法消除分块无限刚的假定,

在“特殊构件”一栏中找不到“弹性板”的定义的。

此时按“总刚计算”和“侧刚计算”内力也应该差别不大

实际也没有多大意义。

对于大多数楼板比较规则的结构来说,定义没定义刚性板结果相差不大。 但是对复杂楼板结构来说如厚板转换、无梁楼盖、狭长楼板、连体结构等, 是不是定义刚性楼板相差很大,

严格来说刚性楼板假定就不适用这种结构,

所以这类结构只有在算位移比和周期比(多塔例外),

内力等计算按实际情况选择。

我们的传统设计理念是,导荷原则是板--梁--柱墙。

所以才会有膜元这样的假定。因为膜元能十分好的贯彻这个设计理念。 而膜元基本就是按照传统的手算方式来导荷的。

采用弹性膜计算,由于本身没有考虑楼板的平面外刚度,

需要采用梁的刚度放大系数,否则将会使梁的配筋偏小,偏于不安全

如果板是壳元,则会有点误差,因为它是按有限元的方法按节点进行导荷的。 所以pkpm一直都说,使用弹性楼板6要慎重

因为用弹性楼板6就是壳单元考虑平面外刚度,和梁一齐受弯,

(此时梁刚度不能再放大)

从而使梁的配筋比刚性板的情况下要减少。

但是个人理解,只有有限元的理论是正确的,

这种假定只能说是比刚性板更准确。

毕竟它真正模拟了实际情况。

虽然它挑战了传统的思维计算模式:)

当然,如果定义了“上节点高”,即有斜面的情况

PKPM 会去掉缺省的无限刚假定,

在“特殊构件”下的“刚性板号”按钮来查询的时候是查不到刚性板号的。 但是具体是按弹性板计算还是按什么计算,我也不太清楚。

另摘引另一论坛的一位朋友的话,大家共享:

对于扭转周期比平动周期、最大位移比平均位移都是基于楼板平面内无限刚的假定,

虽然规范没有明确说明这个假定,

但是《抗震规范》3.4.2、3.4.3的条文说明中,透漏出了这个假定。

SATWE 也明确说明:如果不勾“强制刚性楼板”,则周期比和位移比没有意义。 另外,譬如ETABS 软件,它的说明中也明确指出:指定楼板刚性,才会输出位移比,

否则是不会输出位移比值的。

因此如果在pkpm 中选了弹性楼板,那么周期比、位移比就不对。

如果选择弹性楼板,对结构的计算配筋是有意义的

有一个问题是对于斜屋面,

按刚性板计算出来的周期比又有何意义

可能需要规范的制定都来说明一下了,

也请大家发表一下高见。

不对之处,大家共同讨论。


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