中船第九研究设计院工程有限公司 上海 200063
摘要：随着人们对于建筑的使用功能及造型的要求越来越高，越来越多的“不规则建筑”应运而生，结构设计中应注意提高其结构抗震性能。本文结合工程实例，对一多层建筑进行规则性判别以及对楼板进行应力分析，找出其薄弱部位并予以加强。
关键词：不规则建筑；规则性判别；楼板应力分析
Stress Analysis of Slab on Irregular Multi-story Building under Seismic Action
Gao Jie
Abstract：With increasingly demands of using function and shape of modern buildings，more and more irregular buildings have been built.There structural seismic performance should be improved in structure design.Combined with practical work，the discrimination of regularity and stress analysis of slab on the building will be found in this paper.The weak part will be found and enhanced.
Key words：irregular buildings；discrimination of regularity；stress analysis of slab
针对各项不规则情况，考虑采取以下措施：
（1）对于扭转位移比大于1.2，计算时考虑双向地震扭转效应；
（2）对于因局部露台收进形成的梁托柱，因该处传递的竖向荷载不大，计算时对转换构件特殊定义，计算内力按规范要求放大，构件地震力放大1.25倍且对应处楼板按双层双向配筋，并按计算结果放大1.15倍配筋。最后对转换构件提高一级抗震构造措施并对框支柱箍筋全长加密。
（3）对于二层楼板开洞造成的楼板不连续，因开洞较大，故对该层洞口周边薄弱处楼板进行有限元应力分析。小震下使薄弱处楼板混凝土拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，在中震下使楼板钢筋应力不大于其抗拉强度标准值。
2 计算结果及分析
2.1 板单元类型
《抗规》3.4.4条规定：凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。
（1）刚性板单元
“刚性楼板”模型假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。
在采用刚性楼板假定进行整体分析时，每块刚性楼板在水平面内做刚体运动。刚性楼板内节点自由度只剩下3个，即X、Y方向的平动以及绕Z轴方向的转动。
（2）弹性模单元
“弹性膜”模型假定楼板平面内具有膜元的刚度，但忽略了楼板平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。计算时采用平面应力膜单元计算楼板的平面内刚度。
对于大多数弹性楼板结构如楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构等的情况，应采用弹性膜假定模型计算，因为这种模型忽略了板的面外刚度，不会使梁的内力配筋计算偏小，不会影响梁的设计安全储备，又能够考虑楼板的面内实际刚度。
（3）弹性板6单元
“弹性楼板6”模型假定楼板平面内刚度和平面外刚度均为有限值。计算时采用壳单元计算楼板的面内刚度和面外刚度。
从力学模型的角度看，弹性楼板6相对最符合楼板的真实受力情况，可以应用于任何工程。但从工程设计的角度看，在采用弹性楼板6假定时，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，导致梁的弯矩减少，相应的配筋也会减少。这与采用刚性楼板假定不同，因为采用刚性楼板假定时，所有的竖向楼面荷载都通过梁传递给竖向构件。这点差异会造成采用弹性板6假定和采用刚性楼板假定的梁配筋安全储备不同，而过去所有关于梁的工程经验都是与刚性楼板假定前提下的配筋安全储备相对应的。
因此综合分析考虑下，本工程在单工况小震作用下，因不考虑竖向荷载作用，采用弹性膜单元进行计算；在中震地震组合作用下，由于同时考虑竖向荷载的作用，因此采用弹性板6单元进行计算。
2.2 小震作用下结果分析
小震作用下使薄弱处楼板混凝土不开裂，即为在单工况地震作用下，楼板应力最大值小于混凝土抗拉强度标准值，采用YJK软件计算，以X向地震为例，楼板应力如图2.1所示：
3 结论
通过对一个工程实例进行规则性判别及楼板应力分析，得出以下主要结论：
（1）楼板是水平抗侧力构件的重要组成部分，当楼板开洞较大，局部不连续时，应对薄弱处楼板进行应力分析。
（2）在对楼板进行应力分析时，楼板单元类型建议在小震作用下采用弹性模单元，在中震组合作用下采用弹性板6单元。
（3）在板壳理论的基础上，可采用简化公式。小震作用下将混凝土抗拉强度标准值作为混凝土开裂的指标；中震作用下，将水平钢筋抗拉强度标准值作为楼板承载能力的指标。
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[5]GB 50010-2010（2015年版），混凝土结构设计规范[S].
论文作者:高捷
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/8
标签：楼板论文; 刚度论文; 应力论文; 假定论文; 弹性论文; 刚性论文; 平面论文; 《基层建设》2017年第19期论文;