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摘要：楼板假定是建筑结构分析中特有的概念，楼板假定主要有刚性楼板和弹性楼板两种，引用楼板的概念可以使得计算简洁明了，计算方法简便，其工作结果可用于工程设计，在目前的设计计算软件中楼板假定是影响整体分析的主要参数。本文主要论述SATWE（PKPM）软件中几种不同的楼板假定，这些楼板假定的各自特点及分别适用于何种形式的楼板类型。在结构设计计算中如何正确运用这些楼板假定（如计算内力、位移比、周期比、楼层侧向刚度比分别需要用到哪种楼板假定）。
关键词：刚性楼板假定；弹性楼板假定；总刚分析法
Abstract: the floor assumption is building structure analysis concepts peculiar, floor assume that main with rigid floor and elastic floor two kinds, quoted the concept of floor can be made computation brief, calculation method is simple, the results can be used for engineering design, the design calculation software floor assumption is affects integral analysis the main parameters. This paper mainly discusses SATWE (PKPM) software several different floor assume that these characteristics and the assumption of the floor respectively, and what form is applicable to the floor type. In the structure design and calculation, how to use these floor assumption (such as internal force and displacement calculation than, cycle, the lateral stiffness ratio than floor respectively what kind of floor needs to use the assumption).
Keywords: rigid floor hypothesis; Elastic floor hypothesis; Always just analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
楼板作为建筑项目中量大面广的水平主要组成构件，需要承受水平荷载作用，同时也会将其作用传递给竖向构件，因此，楼板既作为重要的受力构件又同时作为重要的传力构件。在结构分析计算中，施工人员往往考虑到楼板同时存在着平面内刚度和平面外刚度，对结构计算考虑建筑结构的整体刚度、竖向和其他水平构件的内力会受到重要的影响，随着建筑功能的日趋复杂和完善，艺术语言的表达使得建筑外形的更加多样化，丰富化，立体化。建筑结构也随之复杂，在设计预算中，寻求楼板刚度的合理简化，在一定范围内的进行合理的假定是工程结构分析的主要计算原则。
一、 楼板假定的种类及特点
（1）刚性楼板假定特点
刚性楼板的意思是在软件计算中，假定楼板平面内刚度无限大，而平面外的刚度是零。这个特有概念能使得结构计算的概念简单明了，数据简便；所以在这个假定下前提条件，结构在每层板内仅仅只有3个公共自由度，分别是两个平移自由度dx、dy 以及绕竖轴扭转自由度θz，由此我们可以得知，在板内的每个节点独立自由度也只会有3个；使得电脑运算的效率提高了很多，其简洁高效，方便实用的特点使得程序推广的很快，在很多范围内得到运用。忽略了楼面梁有效翼缘对平面外刚度的作用力后，结构总刚度相比实际情况来说是偏小的，周期相应的加长的，抵抗地震作用破坏性的保护较小，并不安全。为此，工程标准规定使用梁刚度增大系数间接的来考虑楼板平面外的刚度。所以第5．2．2规定在内力和位移计算过程中，需要对现浇楼面以及装配式整体楼面梁刚度使用1.3－2.0的增大系数来将翼缘的增大作用考虑其中。（2）弹性楼板假定
对于复杂的楼板，具有楼板平面内刚度的削弱和不均匀性的特点，根据这一特点，工程师提出了弹性楼板假定，在计算分析过程中使用符合楼板平面内和平面外的实际刚度的数据分析，结果更符合结构计算模型。在SATWE软件中，弹性楼板又分为弹性板6，弹性楼板3和弹性膜假定楼板这三种。
a.弹性楼板6：此板的计算特点是使用壳单元来计算楼板面以及面外的真实刚度，是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的假定模型。结果会使得梁配筋偏少，考虑到安全系数不高，因此不适用于梁板结构楼面应用。b.弹性板3：假定内容是：楼板平面内无限刚，平面外刚度的数据是真实的情况下来计算的，此类结构面内刚度都比较大，所以楼板平面内无限刚、平面外的刚度则要按实际数据计算的方法，采取厚板弯曲单元作为研究对象来进行分析计算，这种计算方式适合厚板转换层结构的转换厚板。 c.弹性膜，厂房、体育场馆等的复杂形状计算要求很高楼板的不能采用以上两种假定计算方式，为了避免造成梁配筋的安全性不可靠的情况，相应的提出了“弹性膜”假定，因此选择采用平面应力膜计算方式，单元计算楼板平面内的刚度过程中，同时需要忽略楼板平面外刚以简化计算，计算结果近似于刚性楼板假定但又不完全同于刚性假定，数据具有更强的真实性。二、在实际工程中的选用
随着计算机技术以及先关工程辅助设计类软件的迅速发展，PKPM系列软件在结构设计中得到越来越广泛的御用。合理假定楼板刚度对大部分工程来说，它的引用可以使得工程计算概念简洁明了，工程设计更为方便，但是在实用过程中，针对不同的结构形式、楼板形状等如何正确的选用适合的楼板假定，并在设计上采取必要的构造措施来使之符合假定的计算模型。
刚性楼板假定在工程设计中应用最多。当楼板自身的平面内刚度很大，大部分情况下不会产生轴向变形和剪切变形的。在这样的条件假设下假定出发，无限刚性楼板联系之间的抗侧力结构之间。如果结构有变位，楼板只会做刚体运动，因而各片结构的侧移值呈直线关系楼板的形状为规则的多边形时，可以假设楼板为平面内刚度无限大、平面外的刚度为零的刚度楼板。
在设计复杂的楼板时，如报告厅、体育馆、艺术展厅等不规则露面的时候，需要考虑到楼板的变形会影响到楼层中之间的各抗侧构件位移以及内力发生较为明显的变化，特别是在抗侧刚度较小构件的位移时，内力和位移数据都会会加大，这时在计算过程中需要采用弹性楼板的计算方法才能保证期结果的真实可靠性。
三、结构整体计算中的注意事项
（1）建模时楼板开洞及板厚为0的区别：
假定楼板无限刚后，梁及板对结构的刚度贡献相差不大，而楼板板厚为0和全房间开洞后，虽然楼板在其自身平面内无限刚，但是整体刚度由于没有梁板的貢献，而导致整体刚度下降，因而周期变大，而楼板为0和全房间开洞的刚度几乎相同。由此可以看出楼板厚度如果不是0，楼板的刚度对整个结构的周期影响不大；即使在假定楼板无限刚的前提下，楼板厚度为0和楼板厚度不为0，其结构的周期并不相同，即整体刚度不相同；楼板开洞与板厚设为0的区别主要是楼板开洞厚不能传递竖向荷载，而板厚为0仍可传递竖向荷载，但其对整体结构刚度的贡献基本相同。因此得出结论，实楼板厚度为0，和楼板开洞口，区别在于只是厚度为0可以倒荷，而开洞口不能够倒荷。
（2）软件侧刚计算只能用于刚性楼板假定，它不能识别弹性楼板
弹性楼板的假定是采用总刚分析法进行结构整体刚度计算的，目前仅有侧刚计算功能的软件是只能适用于刚性楼板假定的软件，它缺少识别弹性楼板的功能，在这样的情况下，采用总刚法对弹性楼板进行建筑结构整体计算时，先关的参数规范要求是要在刚性楼板假定下进行的计算得出的结果值。而后再用刚性楼板假定补充计算位移比、周期比和层刚比，这个计算过程可以使得数据更加稳定真实可靠。
（3）计算内力位移比、周期比、楼层侧向刚度比分别需要采用到哪种楼板假定。
计算分析和工程实践证明，对于绝大多数建筑来说，刚性楼板假定分析具有足够的计算精度。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（报批稿）（JGJ3-2010）（簡称《高规》）第5.1.5条规定：进行高层建筑内力与位移计算时，一般可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。
《抗震规范》条文说明第3.4.3 及3.4.4条指出：“对于扭转不规则，按刚性楼板计算，当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时，相当于一端为1.0，另一端为1.45；当比值为1.5时，相当于一端为1.0，另一端为3。”在验算 “位移比”时需要在刚性楼板假定的条件下进行，一般都需要采用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”。楼板既有可能是“刚性板”，也有可能被定义为“弹性膜”、“全房间洞”、“弹性板”、“板厚为0”等各种情况，在计算楼层平均位移时，只能把楼层中的所有房间都按照“强制刚性楼板”来计算， “位移比”的计算才能满足规范的要求。值得一提的是“强制刚性楼板假定”并不是必须采用的，可以根据实际工程中的需要来把握。除去计算“位移比”时应采用强制刚性楼板假定以外，通常情况下。如果计算周期比、层间刚度比这些整体控制指标，宜采用“全楼强制刚性楼板假定”方式计算，忽略局部震动造成的影响获得更加稳定的数据。而当高层建筑楼层开洞口较复杂或者建筑为错层结构时，程序在不采用强制刚性楼板假的情况下给出的结果中经常会产生局部的较大变形和局部振动，这当然并非结构整体性能的反映。由此，选择强制刚性楼板假定来计算结构的“位移比”、“周期比”，可以起到约束局部的较大变形、过滤局部振动产生的周期的作用。
参考文献
[1] 建筑抗震设计规范GB50011-2001.
[2] 高层建筑砼结构技术规程JGJ3-2002.
[3] 全国民用建筑工程设计技术措施·结构, 2003.
[4] SATWE、TAT用户手册及技术条件,2005-04.
[5] TBSA 计算分析手册, 2002-10.
[6] 陈岱林, 李云贵. 多层及高层结构CAD 软件高级应用, 2005-10.
关键词：刚性楼板假定；弹性楼板假定；总刚分析法
Abstract: the floor assumption is building structure analysis concepts peculiar, floor assume that main with rigid floor and elastic floor two kinds, quoted the concept of floor can be made computation brief, calculation method is simple, the results can be used for engineering design, the design calculation software floor assumption is affects integral analysis the main parameters. This paper mainly discusses SATWE (PKPM) software several different floor assume that these characteristics and the assumption of the floor respectively, and what form is applicable to the floor type. In the structure design and calculation, how to use these floor assumption (such as internal force and displacement calculation than, cycle, the lateral stiffness ratio than floor respectively what kind of floor needs to use the assumption).
Keywords: rigid floor hypothesis; Elastic floor hypothesis; Always just analysis
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
楼板作为建筑项目中量大面广的水平主要组成构件，需要承受水平荷载作用，同时也会将其作用传递给竖向构件，因此，楼板既作为重要的受力构件又同时作为重要的传力构件。在结构分析计算中，施工人员往往考虑到楼板同时存在着平面内刚度和平面外刚度，对结构计算考虑建筑结构的整体刚度、竖向和其他水平构件的内力会受到重要的影响，随着建筑功能的日趋复杂和完善，艺术语言的表达使得建筑外形的更加多样化，丰富化，立体化。建筑结构也随之复杂，在设计预算中，寻求楼板刚度的合理简化，在一定范围内的进行合理的假定是工程结构分析的主要计算原则。
一、 楼板假定的种类及特点
（1）刚性楼板假定特点
刚性楼板的意思是在软件计算中，假定楼板平面内刚度无限大，而平面外的刚度是零。这个特有概念能使得结构计算的概念简单明了，数据简便；所以在这个假定下前提条件，结构在每层板内仅仅只有3个公共自由度，分别是两个平移自由度dx、dy 以及绕竖轴扭转自由度θz，由此我们可以得知，在板内的每个节点独立自由度也只会有3个；使得电脑运算的效率提高了很多，其简洁高效，方便实用的特点使得程序推广的很快，在很多范围内得到运用。忽略了楼面梁有效翼缘对平面外刚度的作用力后，结构总刚度相比实际情况来说是偏小的，周期相应的加长的，抵抗地震作用破坏性的保护较小，并不安全。为此，工程标准规定使用梁刚度增大系数间接的来考虑楼板平面外的刚度。所以第5．2．2规定在内力和位移计算过程中，需要对现浇楼面以及装配式整体楼面梁刚度使用1.3－2.0的增大系数来将翼缘的增大作用考虑其中。（2）弹性楼板假定
对于复杂的楼板，具有楼板平面内刚度的削弱和不均匀性的特点，根据这一特点，工程师提出了弹性楼板假定，在计算分析过程中使用符合楼板平面内和平面外的实际刚度的数据分析，结果更符合结构计算模型。在SATWE软件中，弹性楼板又分为弹性板6，弹性楼板3和弹性膜假定楼板这三种。
a.弹性楼板6：此板的计算特点是使用壳单元来计算楼板面以及面外的真实刚度，是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的假定模型。结果会使得梁配筋偏少，考虑到安全系数不高，因此不适用于梁板结构楼面应用。b.弹性板3：假定内容是：楼板平面内无限刚，平面外刚度的数据是真实的情况下来计算的，此类结构面内刚度都比较大，所以楼板平面内无限刚、平面外的刚度则要按实际数据计算的方法，采取厚板弯曲单元作为研究对象来进行分析计算，这种计算方式适合厚板转换层结构的转换厚板。 c.弹性膜，厂房、体育场馆等的复杂形状计算要求很高楼板的不能采用以上两种假定计算方式，为了避免造成梁配筋的安全性不可靠的情况，相应的提出了“弹性膜”假定，因此选择采用平面应力膜计算方式，单元计算楼板平面内的刚度过程中，同时需要忽略楼板平面外刚以简化计算，计算结果近似于刚性楼板假定但又不完全同于刚性假定，数据具有更强的真实性。二、在实际工程中的选用
随着计算机技术以及先关工程辅助设计类软件的迅速发展，PKPM系列软件在结构设计中得到越来越广泛的御用。合理假定楼板刚度对大部分工程来说，它的引用可以使得工程计算概念简洁明了，工程设计更为方便，但是在实用过程中，针对不同的结构形式、楼板形状等如何正确的选用适合的楼板假定，并在设计上采取必要的构造措施来使之符合假定的计算模型。
刚性楼板假定在工程设计中应用最多。当楼板自身的平面内刚度很大，大部分情况下不会产生轴向变形和剪切变形的。在这样的条件假设下假定出发，无限刚性楼板联系之间的抗侧力结构之间。如果结构有变位，楼板只会做刚体运动，因而各片结构的侧移值呈直线关系楼板的形状为规则的多边形时，可以假设楼板为平面内刚度无限大、平面外的刚度为零的刚度楼板。
在设计复杂的楼板时，如报告厅、体育馆、艺术展厅等不规则露面的时候，需要考虑到楼板的变形会影响到楼层中之间的各抗侧构件位移以及内力发生较为明显的变化，特别是在抗侧刚度较小构件的位移时，内力和位移数据都会会加大，这时在计算过程中需要采用弹性楼板的计算方法才能保证期结果的真实可靠性。
三、结构整体计算中的注意事项
（1）建模时楼板开洞及板厚为0的区别：
假定楼板无限刚后，梁及板对结构的刚度贡献相差不大，而楼板板厚为0和全房间开洞后，虽然楼板在其自身平面内无限刚，但是整体刚度由于没有梁板的貢献，而导致整体刚度下降，因而周期变大，而楼板为0和全房间开洞的刚度几乎相同。由此可以看出楼板厚度如果不是0，楼板的刚度对整个结构的周期影响不大；即使在假定楼板无限刚的前提下，楼板厚度为0和楼板厚度不为0，其结构的周期并不相同，即整体刚度不相同；楼板开洞与板厚设为0的区别主要是楼板开洞厚不能传递竖向荷载，而板厚为0仍可传递竖向荷载，但其对整体结构刚度的贡献基本相同。因此得出结论，实楼板厚度为0，和楼板开洞口，区别在于只是厚度为0可以倒荷，而开洞口不能够倒荷。
（2）软件侧刚计算只能用于刚性楼板假定，它不能识别弹性楼板
弹性楼板的假定是采用总刚分析法进行结构整体刚度计算的，目前仅有侧刚计算功能的软件是只能适用于刚性楼板假定的软件，它缺少识别弹性楼板的功能，在这样的情况下，采用总刚法对弹性楼板进行建筑结构整体计算时，先关的参数规范要求是要在刚性楼板假定下进行的计算得出的结果值。而后再用刚性楼板假定补充计算位移比、周期比和层刚比，这个计算过程可以使得数据更加稳定真实可靠。
（3）计算内力位移比、周期比、楼层侧向刚度比分别需要采用到哪种楼板假定。
计算分析和工程实践证明，对于绝大多数建筑来说，刚性楼板假定分析具有足够的计算精度。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（报批稿）（JGJ3-2010）（簡称《高规》）第5.1.5条规定：进行高层建筑内力与位移计算时，一般可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。
《抗震规范》条文说明第3.4.3 及3.4.4条指出：“对于扭转不规则，按刚性楼板计算，当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时，相当于一端为1.0，另一端为1.45；当比值为1.5时，相当于一端为1.0，另一端为3。”在验算 “位移比”时需要在刚性楼板假定的条件下进行，一般都需要采用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”。楼板既有可能是“刚性板”，也有可能被定义为“弹性膜”、“全房间洞”、“弹性板”、“板厚为0”等各种情况，在计算楼层平均位移时，只能把楼层中的所有房间都按照“强制刚性楼板”来计算， “位移比”的计算才能满足规范的要求。值得一提的是“强制刚性楼板假定”并不是必须采用的，可以根据实际工程中的需要来把握。除去计算“位移比”时应采用强制刚性楼板假定以外，通常情况下。如果计算周期比、层间刚度比这些整体控制指标，宜采用“全楼强制刚性楼板假定”方式计算，忽略局部震动造成的影响获得更加稳定的数据。而当高层建筑楼层开洞口较复杂或者建筑为错层结构时，程序在不采用强制刚性楼板假的情况下给出的结果中经常会产生局部的较大变形和局部振动，这当然并非结构整体性能的反映。由此，选择强制刚性楼板假定来计算结构的“位移比”、“周期比”，可以起到约束局部的较大变形、过滤局部振动产生的周期的作用。
参考文献
[1] 建筑抗震设计规范GB50011-2001.
[2] 高层建筑砼结构技术规程JGJ3-2002.
[3] 全国民用建筑工程设计技术措施·结构, 2003.
[4] SATWE、TAT用户手册及技术条件,2005-04.
[5] TBSA 计算分析手册, 2002-10.
[6] 陈岱林, 李云贵. 多层及高层结构CAD 软件高级应用, 2005-10.