楼板抗震性能化分析

发布于：2022-11-09 10:08:09 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

楼板作为水平抗侧力构件，在承受和传递竖向力的同时，把水平力传递和分配给竖向抗侧力构件，协调同一楼层中竖向构件的变形，使建筑物形成一个完整的抗侧力体系。

《建筑抗震设计规范》第6.1.14条和《高层建筑混凝土结构技术规范》第5.3.7条均指出上部结构嵌固端必须具备足够的平面内刚度，以有效传递地震基底剪力，应避免开设大洞口。但对于洞口大小、楼板开洞率以及洞口位置规范尚未定量表述，故设计人员难以根据开洞情况判别地下室顶板能否作为上部结构嵌固端。若忽略开洞的影响，仍将嵌固端默认设置在地下室顶板，则会在上部结构的计算设计上存在安全隐患，但盲目将嵌固端下移则在经济上造成了一定损失。

但《建筑抗震设计规程》（上海市标准）第6.1.17条文说明提到：作为上部结构嵌固端的地下室顶板，一般洞口面积不宜大于顶板面积的30%，且洞口边缘与主体结构的距离不宜太近，当不满足该要求时，应详细分析顶板应力，并采用合适的加强措施后才可将顶板作为上部结构嵌固端。

地下室顶板开洞对上部结构嵌固端的影响，一般情况下可从以下2个方面进行嵌固能力分析：① 比较地下室顶板开洞模型与不开洞模型的结构振动特性及其洞口周边竖向构件在地下室顶板处的水平变形；② 地震作用下地下室顶板楼板应力分析（小震不开裂、中震抗弯不屈服抗剪弹性、大震抗剪不屈服）。

此外，在水平地震作用下，加强层楼板、转换层楼板、多塔楼大底盘屋面板、单向少墙的剪力墙结构楼板、薄弱连接板（细腰连接板、大开洞连接板、双筒连接板等）、倾斜结构楼板等楼板面内可能会产生较大的轴向力和剪力，必要时亦应进行楼板抗震性能化分析。

下面讲一下考虑水平地震作用的荷载组合工况及楼板应力分析及设计原则。

考虑水平地震作用的荷载标准组合：

考虑水平地震作用的荷载基本组合：

式中：

——永久荷载标准值计算的荷载效应值；

——可变荷载标准值计算的荷载效应值；

——水平地震作用标准值计算的荷载效应值。

楼板应力分析及设计原则：① 计算模拟中楼板平面内刚度按实际厚度，平面外刚度取0（即弹性膜）；② 楼板最大主剪应力由混凝土来承担，验算楼板厚度； ③当水平地震单工况下的楼板拉应力标准值

超过混凝土抗拉强度标准值

，则需配置钢筋，因此时混凝土已开裂，丧失了抗拉能力，故此配置的钢筋量应承担地震作用下全部楼板应力，竖向荷载作用下的计算钢筋作为附加钢筋（保守忽略考虑水平地震作用荷载组合中的竖向荷载组合系数与仅考虑竖向荷载作用下荷载组合不一致）。

楼板抗裂表达式：

楼板抗剪弹性表达式：

楼板抗剪不屈服表达式：

楼板拉弯弹性表达式：

楼板拉弯不屈服表达式：

式中：

——水平地震单工况下的楼板拉应力标准值（N/mm ² ），在范围内积分的应力值；

——水平地震单工况下的楼板剪应力标准值（N/mm ² ），在范围内积分的应力值；

——承载力抗震调整系数，取 0.85 ；

——混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过 C50 时，取 1.0 ；当混凝土强度等级为 C80 时，取 0.8, ；其间按线性插值确定；

——楼板应力积分宽度（mm），可对楼板应力值在适当宽度范围内进行积分；

——楼板厚度（ mm ）；

——水平地震单工况下的楼板剪力标准值（ N ）；

——水平地震单工况下的楼板轴力标准值（ N ），拉正压负；

——单侧需配置的钢筋面积（mm ² ）；

——楼板水平钢筋的全截面面积（mm ² ）；

s ——楼板水平钢筋间距（mm）；

——混凝土的抗压强度设计值（N/mm ² ）；

——混凝土的抗压强度标准值（N/mm ² ）；

——混凝土的抗拉强度设计值（N/mm ² ）；

——混凝土的抗拉强度标准值（N/mm ² ）；

——钢筋的抗拉强度设计值（N/mm ² ）；

——钢筋的抗拉强度标准值（N/mm ² ）。

楼板应力分析方法除了以上应用于楼板温度效应分析及楼板抗震性能化分析，还常应用于竖向荷载作用下斜柱（墙）转换、大跨桁架、悬挑桁架等结构的楼板拉应力分析及一些非常规楼盖体系（如无梁楼盖体系、加腋大板体系等）的楼板弯应力分析。下面主要讲一下竖向荷载作用下斜柱（墙）转换的楼板拉应力分析及设计原则（大跨桁架、悬挑桁架等结构的楼板拉应力分析相似）。