高層結構計算分析中樓板的計算假定

【摘要】作者對高層結構計算分析中樓板的計算假定進行了分析，并介紹了有關規范及規程對樓板計算假定的要求。

【關鍵字】剛性樓板；彈性樓板

一、剛性樓板與彈性樓板的確定

《抗震規范》第3.4.3及3.4.4條及其條文說明對剛性樓板和彈性樓板提出了基本要求：

樓板周邊兩端位移不超過平均位移2倍的情況稱為剛性樓板，超過2倍則屬于柔性樓板即彈性樓板，因此剛性樓板并不是指樓板平面內剛度無限大。剛性樓板考察的不是僅僅是樓板自身的平面內剛度，是對抗側力結構布置的均勻性以及樓板的協調變形能力的綜合考量。

二、對樓板計算假定的確定

樓板計算假定的確定，屬于概念設計的范疇。在進行結構不規則的判別時，一般情況下，當樓板的整體完整性較好（樓板無大開洞）時，應采用概念清晰的剛性樓板假定計算。當采用彈性樓板的計算假定對扭轉不規則進行補充判別時，應注意區分結構的局部位移和整體位移的關系（內力分析時，可采用彈性樓板假定補充計算，并宜進行不同計算假定的包絡設計）。

三、剛性樓板與彈性樓板的計算假定

《高規》5.1.5條及其條文說明當進行高層建筑內力與位移計算分析時，可假定樓板在其自身平面內為無限剛性，設計時應采取相應的措施保證樓板平面內的整體剛度。當樓板可能產生較明顯的面內變形時，計算時考慮樓板的面內變形影響或對采用樓板面內無限剛性假定的計算方法的計算結果進行適當調整。

1）保證樓板平面內整體剛度的措施

1.采用現澆鋼筋混凝土樓板和有現澆面層的裝配整體式樓板。

2.對局部削弱的樓面可采用樓板局部加厚，設置邊梁，加大樓板配筋等。

2）應考慮樓板面內變形的情況

1.樓板有效寬度較窄的環形樓面或其他有大開洞樓面。

2.有狹長外伸段樓面。

3.局部變窄產生薄弱連接的樓面。

4.連體結構的狹長連接體樓面。

3）對整體結構計算進行規則性判別、結構體系判別等其他整體指標判別時，應采用剛性樓板假定。其主要的計算內容有：層間位移角的計算，扭轉位移比的計算，周期比的計算，結構底部傾覆力矩比的計算，結構剪重比的計算，結構剛重比的計算，規定水平力計算，上部嵌固部位的確定，0.2Q調整，筒體結構的地震剪力調整等。也就是說在進行結構總體性能分析時，關注的是結構的整體性能，應采用強制剛性樓板的假定，換言之，如果結構的總體指標計算時不能采用剛性樓板的假定，那么其計算數值對結構總體指標判別的意義也將大為降低，僅可作為判別時的參考。

4）對結構構件進行設計計算時，應采用彈性樓板假定（符合剛性樓板假定的結構除外）。主要計算項目有：梁、板、柱、剪力墻等構件的設計計算。換言之，結構的內力及配筋（含結構的局部位移，如躍層柱中間節點的側向位移等）計算時，應根據樓板的實際情況，采用恰當的樓板假定（可采用剛性樓板假定，分塊剛性樓板假定，彈性樓板假定等），條件允許時，可直接采用彈性樓板假定。

四、工程設計中應注意上述樓板計算假定的問題，一般工程可采用兩種計算假定進行兩次計算。

1）第一次計算時，在計算參數中選擇“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”，取用相關結果進行結構總體性能指標的判別。

2）第二次計算時，應取消“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”，考慮樓板的實際剛度情況，采用彈性樓板假定，零剛度板假定，分塊剛性樓板假定等，取用相應的內力和配筋（及結構的局部位移）結果設計。

根據上述討論，結構設計時，應盡量采用規則結構，避免出現樓板大開洞，樓板局部變窄產生的薄弱連接樓面，以保證剛性樓板假定，同時也應采取相應的措施保證樓板平面內的整體剛度。如果工程不符合剛性樓板假定，則應采用適合工程的樓板假定補充計算，必要時可包絡設計。《抗震規范》第3.4.3及3.4.4條，《高規》3.4.6條，3.4.7條，3.4.8條，5.1.5條及其相關條文說明均對樓板計算假定提出了相關要求。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準 建筑抗震設計規范（GB50011-2010）

[2]中華人民共和國行業標準 高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2010）

[3]《高層建筑混凝土結構技術規程應用與分析》中國建筑工業出版社 朱炳寅編著

[4]《建筑抗震設計規范應用與分析》中國建筑工業出版社 朱炳寅編著