楼板刚度的合理假定与正确应用

楼板假定在结构设计中的应用摘要：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。

刚性楼板假定其含义是假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。

这是一个特有概念能使结构计算概念明了，计算简便；使结构在每层板内只有3 个公共自由度，即两个平移自由度dx、dy 和一个绕竖轴扭转自由度θz，在板内的每个节点的独立自由度也只有3 个；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。

刚性楼板假定认定平面外刚度为零，忽略了楼面梁的有效翼缘对平面外刚度的贡献，使结构总刚度偏小，周期加长，吸引的地震作用小，不安全。

为此，规范规定用梁刚度增大系数来间接的考虑楼板平面外的刚度。

于是高规第5．2．2 规定在内力和位移计算时，对现浇楼面和装配式整体楼面的梁刚度采用1.3－2.0 增大系数来考虑翼缘的增大作用。

通过上述处理，目前设计中的绝大多数工程的楼面都能符合刚性楼板的假定，以此进行的计算分析可用于工程设计。

弹性楼板假定对于复杂楼板，如不规则楼面，狭长、环形楼面，大开洞楼面及多塔、板柱结构、厚板转换层结构等，其楼板面内的变形会使楼层中各抗侧构件位移和内力发生较大的变化，特别是抗侧刚度较小构件的位移和内力会加大，若仍用刚性楼板假定来计算分析，其计算结果会不真实，且无法保证其结果的可靠性，必须采用弹性楼板的计算方法。

弹性楼板假定充分考虑了楼板平面内刚度的削弱和不均匀性，采用符合楼板平面内和平面外的实际刚度进行计算分析，其结果更真实的符合结构的计算模型。

在SATWE 中弹性楼板有弹性板6，弹性楼板3 及弹性膜假定楼板等三种。

(1)弹性楼板6，采用壳单元计算楼板面内和面外的刚度，是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的。

其计算结果会使梁的配筋偏少而不安全，所以不适用于梁板结构楼面。

(2)弹性板3，采用楼板平面内无限刚，平面外刚度按实计算的方法，用厚板弯曲单元进行计算，适用于厚板转换层结构的转换厚板分析计算。

(3)弹性膜，上述两种假定对框架、剪力墙、框－剪、框－筒等结构及空旷的厂房、体育场馆等的复杂形状楼板的计算都不适合，特别是梁配筋的安全性不可靠，从而提出了“弹性膜”假定，它采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度，而不是无限刚。

1. PKPM和YJK刚性板假定点与不点全按刚性板计算。

2.楼梯间比较空旷，或加大洞的板应设置成弹性板。

3.弹性板6最接近实际情况。

4.弹性板6和弹性板3都只是针对梁柱计算，起到的是如何传力的作用。

计算板配筋时与弹性板6和弹性板3没关系，其配筋根据自身内力选取。

对板进行有限元计算时，需将板设为弹性板6。

5.弹性板6假定是采用壳单元真实地计算楼板的面内刚度和面外刚度，弹性板3假定是假定楼板平面内无限刚而平面外刚度是真实计算的。

6.弹性板6假定是针对板柱结构和板柱-剪力墙结构提出的，因为对于这类结构，采用弹性楼板6假定既可以较真实地模拟楼板的刚度和变形，又不存在梁配筋安全储备减小的问题。

7.采用弹性板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，从而导致梁的弯距减小，相应的配筋也比刚性楼板假定减少。

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配筋安全储备相对应的。

所以，我们建议不要轻易采用弹性楼板6假定。

（这一点的影响究竟有多大是值得商榷的）8.弹性楼板3假定主要是针对厚板转换层结构的转换厚板提出的。

9.由于“刚性楼板假定”和弹性膜没有考虑楼板的面外刚度，所以才通过“梁刚度放大系数”来提高梁面外弯曲刚度，以弥补面外刚度的不足，同样，也可通过“梁扭矩折减系数”来适当折减梁的设计扭矩。

而弹性板6与弹性板3都是真实的考虑了楼板的面外刚度，所以是不需要调整两个系数的，都取1就可以了10.个人认为，既然弹性板3针对厚板转换提出，那么厚板本来面内刚度很大，但也不是无穷大，采用弹性板6不是更能反映真实情况。

因此厚板转换也可用弹性板6模拟导荷。

实际上，宝吉项目大底盘多塔分析时，采用的就是将各塔楼周边的地下室顶板（250厚根部加腋至450）设成弹性板6，这样可以保证塔楼周边构件准确计算，又能减少计算量。

11.弹性板6的面外真实刚度指的是混凝土的刚度，不包括钢筋。

12.刚性楼板：面内刚度无强大，面外刚度为0。

刚性楼板假定的工作原理及其选用方法肖奇志蒋海云摘要：刚性楼板假定是建筑结构分析中的一个特有概念，它的引用可使计算概念明了，计算方法简便，其成果可用于工程设计。

在目前的各设计计算软件中它是影响整体分析的主要参数，正确理解它的规范依据和力学原理，有助于设计人员进行合理设计。

关键词：刚性楼板假定；弹性楼板假定；振型分解反应谱法；时程分析法；侧刚分析法；总刚分析法中图分类号：ＴＵ２２５文献标识码：Ｂ文章编号：１００８－０４２２（２００７）０９－０１００－０２１前言刚性楼板假定是总信息中的重要参数之一，总信息是建筑结构分析中影响整体的参数群，它的变化直接影响整体计算结果的合理性。

由于程序编制人在计算理论和对规范理解上的差异，加之侧重点不一样，总信息在各个程序中会有差异，就是同一个程序的不同版本也有所不同。

所以，在使用时应熟悉和理解程序的编制原理和使用说明，正确理解各个参数的规范依据和力学概念，从规范要求、力学原理和工程经验等方面加以分析后合理选取，并按规范要求，对电算结果，应经分析判断，确认其合理、有效后，方可用于工程设计。

２楼板刚度的各种假定２．１问题的提出楼板是主要的量大面广的水平构件，它一方面承受着竖向荷载的作用，又将其传递给柱、墙等竖向构件，另方面在受到水平荷载（风、地震等）作用时，也将其作用传递给竖向构件。

所以它既是重要的受力构件又是重要的传力构件。

由于楼板同时存在着平面内刚度及平面外刚度，在结构分析中，它对结构的整体刚度、对竖向和其他水平构件的内力产生重要影响，即楼板刚度的大小直接影响着整体结构及相关构件（也包括楼板本身）的分析结果（内力、变形及配筋）。

所以楼板刚度的合理假定已成为结构分析的主要计算原则。

随着建筑功能的日益复杂和建筑外形的多样化，建筑结构也随之复杂化，在此影响下，寻求楼板刚度的合理简化和假定，来满足工程设计的要求是广大设计人员关注和思考的课题，也是各个程序不断改版，努力完善，竞相推出简明、高效和可靠的计算方法的原因之一。

浅谈PK PM软件在结构设计中的几点问题张玲(上海浦升规划建筑设计有限公司，上海市201400)应用科技脯喜】在应用PI<PM进彳5-结构设计时，存在着种种问题，本文对常见的几种问题进行简要分析，并提出对策，工程师应该合理处理出现的问题，使结构设计晃加合理。

提高建筑物质量。

哄键词】PK P M；结构设计；问题随着计算机技术以及相关软件开发技术的迅速发展，计算机以应用到各个领域，尤其是在建筑业中，计算机辅助设计日臻完善，这给结构工程师带来了巨大的便利，P K PM系列软件的出现，给结构设计带来了革命性的变革，但是，在实际应用中，PK PM还是存在些问题，本文对可能出现的问题结合实际工程进行简要探讨和分析，期望能对今后的谲十工作带来帮助。

1合理假定楼板刚度对于大部分工程而言，楼板的形状都为规则的多边形，都可以假设楼板为平面内刚度无限大、平面外的目憧为零的刚性楼板。

但是对于某些形状复杂的楼板，则应该采用楼板平面内的实际刚度和平面刚度为琴的弹性膜假定，比如：大开洞的楼板和局部变窄形成薄弱连接部位的楼板，这些楼板的特点就是平面内刚度有较大的削弱，而且不均匀，楼板平面内的变形会使楼层抗侧力刚度较小的构件位移和内力加大。

在PK P M系列中的S芦mⅣE等结构设计软件中定义的弹性楼板一般是指采用弹性楼板6、弹性楼板3及弹性膜假定时的楼板。

因此，在实际工程中的弹性楼板选择上应该根据不同情况而采用适合的弹性楼板。

对框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架核，淌结构等复杂形状楼板。

不应采用弹性楼板6和弹性楼板3，只能采用弹性膜。

因为弹性楼板6是针对板柱结构和板柱抗震墙结构提出的，是采用壳单元真实地计算楼板的平面内刚度和平面外刚度，所以采用弹性楼板6会使梁的配筋偏少，而且不安全。

另外，弹性偻板3则剁I呈定楼板平面内无限刚度，楼板平面外的刚度按照楼板的真实情况用中厚板弯曲单元计算，是针对带厚板转换层结构的转换厚板提出的，所以在进行结构整体计算需要定义弹性楼板时不要选错7弹性楼板的计算模型，以便得到更加准确的结果。

结构平面内、平面外的知识点分享平面内、平面外,根据构件不同形式分为3种情况：板、柱、桁架.1、板的面内面外通常刚性板假定面内刚度无穷大,面外刚度为零,面内就是你站在地面,目光平视看到的板的方向就是面内方向,即水平方向的板的刚度,这个时候如果视板为一个构件,简单的认为其轴向刚度无穷大.面外方向就是水平板的垂直方向,就是你站在楼板上,你自身身体的方向,就是面外方向,这个时候视为其抗弯刚度为零(GA和EA一般是不考虑的),也即分析时不考虑.框架结构分析时,特别是在大学期间手算框架时有明显的体现的,2、弯矩的平面内和平面外还有一种是在柱子的计算中提得比较多,即所谓的弯矩作用平面内和弯矩作用平面外.对单向偏压构件,弯矩所在的平面即弯矩作用平面内,是按照压弯构件计算的,弯矩作用平面内就是取一个柱横截面,做一个垂直于柱横截面的平面,弯矩在这个平面内,这个平面就是弯矩作用平面.规范规定在弯矩作用平面外按轴压构件验算,弯矩作用平面外就是与前面所述的包含了弯矩的那个作用面相垂直的平面,当然也垂直于柱截面.(我认为在通常的平面简化计算中这个解释还是比较圆满的)首先要理解什么是“平面内”和“平面外”.平面内就是指和载荷作用方向一直的方向,平面外就是和载荷作用方向垂直的方向.通常所说的楼板平面内的刚度无限大,是指在水平荷载（地震和风等）作用下,在水平面内可以视为刚体,在该平面内的每一点的位移都是相等的,此时它的截面高度可以认为是整个楼的面宽或进深.而平面外方向就是指楼板的结构厚度,结构厚度通常仅仅为十几公分,和整个楼的面宽或进深的十几米或几十米相比起来,就小多了.刚性楼板：平面内刚度无限大,平面外刚度为零！即忽略了竖向刚度,因此,要考虑楼面梁的翼缘效应！（《高规》5.2.2）弹性楼板6：真实计算面内刚度和面外刚度——采用壳单元,最符合实际情况,可应用于任何工程；但实际上,在采用本假定时,部分楼面竖向荷载将通过楼面的面外刚度直接传递给竖向构件（柱.墙等）,导致梁的弯矩减小,相应的配筋也减小,与实际情况有差别！可应用于板柱结构！弹性楼板3：假定无平面内刚度,而平面外刚度是真实的——采用厚板弯曲单元.可应用于厚板转换层结构！弹性膜：真实计算平面内刚度,忽略平面外刚度——采用平面应力膜单元计算！可应用于工业厂房结构、体育场馆结构、楼板局部开大洞结构及平面弱连接结构！3、桁架的平面内外桁架里面跟桁架处于一个平面的为平面内,垂直于桁架平面的为平面外,跟桁架平面斜交的为斜平面（一般只针对单角钢、双角钢十字形截面）一般来说（注意只是一般情况,不是绝对的）,桁架中都是轴压,平面外的计算长度一般大于平面内的计算长度（因为要考虑经济问题,侧向支撑不可能每个节点布置）.根据合理的设计原则,轴压杆,应尽量使平面内外的长细比大致相同,由于平面外的计算长度大,显然,平面外的回转半径就需要的大,因此,平面外应该为强轴.对于单角钢、双角钢十字形截面,因为有可能绕最弱轴（一般为斜轴方向）,固需要计算绕斜轴失稳的稳定,这个最弱的斜轴的转动平面,就是斜平面.。

楼板刚度假定在结构分析中的选用方法及其原理
摘要：正确理解楼板刚度的规范依据和力学原理，选取适当的楼板刚度假定模式，可起到正确模拟结构的实际受力、提高程序的分析精度、保证软件计算结果可靠的作用。

关键词：刚性楼板，侧刚分析法，总刚分析法
1前言
当今的结构体系日趋复杂，出现了各种形式的结构类型，如多塔、错层、带转换层、板柱、楼板局部开大洞等结构。

在普遍采用设计软件进行结构设计的今天，软件对结构楼板的刚度提供了多种假定供设计人员选择。

但在许多结构设计的审查中，楼板刚度的选用存在着诸多不适当的案例：刚、弹性楼板的假定选取较为混乱，选用的分析法也经常与之不对应。

所以，正确理解楼板刚度的规范依据和力学原理，选取合理的刚度假定，对提高程序的分析效率，保证分析结构的精度和可靠性是非常重要的。

2楼板刚度的各种假定
（1）问题的提出。

楼板是结构中量大面广的水平构件，它一方面承受着竖向荷载的作用，将其上及自身荷载传递给柱、墙等竖向构件，另一方面承受水平荷载(风、地震等)作用，且也将水平作用传递给竖向构件柱或墙。

所以，楼板既是重要的受力构件又是重要的传力构件。

由于楼板同时存在着平面内刚度和平面外刚度，在结构分析中，它的刚度假定对结构的整体刚度、对其他构件的内力都会产生较大的影响，即楼。

其含义是假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。

这是一个特有概念能使结构计算概念明了，计算简便；使结构在每层板内只有3个公共自由度，即两个平移自由度dx、dy 和一个绕竖轴扭转自由度θz，在板内的每个节点的独立自由度也只有3个；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。

刚性楼板假定认定平面外刚度为零，忽略了楼面梁的有效翼缘对平面外刚度的贡献，使结构总刚度偏小，周期加长，吸引的地震作用小，不安全。

为此，规范规定用梁刚度增大系数来间接的考虑楼板平面外的刚度。

于是高规第5．2．2规定在内力和位移计算时，对现浇楼面和装配式整体楼面的梁刚度采用1.3－2.0增大系数来考虑翼缘的增大作用。

通过上述处理，目前设计中的绝大多数工程的楼面都能符合刚性楼板的假定，以此进行的计算分析可用于工程设计。

弹性楼板假定对于复杂楼板，如不规则楼面，狭长、环形楼面，大开洞楼面及多塔、板柱结构、厚板转换层结构等，其楼板面内的变形会使楼层中各抗侧构件位移和内力发生较大的变化，特别是抗侧刚度较小构件的位移和内力会加大，若仍用刚性楼板假定来计算分析，其计算结果会不真实，且无法保证其结果的可靠性，必须采用弹性楼板的计算方法。

弹性楼板假定充分考虑了楼板平面内刚度的削弱和不均匀性，采用符合楼板平面内和平面外的实际刚度进行计算分析，其结果更真实的符合结构的计算模型。

在SATWE 中弹性楼板有弹性板6，弹性楼板3及弹性膜假定楼板等三种。

(1)弹性楼板6，采用壳单元计算楼板面内和面外的刚度，是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的。

其计算结果会使梁的配筋偏少而不安全，所以不适用于梁板结构楼面。

(2)弹性板3，采用楼板平面内无限刚，平面外刚度按实计算的方法，用厚板弯曲单元进行计算，适用于厚板转换层结构的转换厚板分析计算。

(3)弹性膜，上述两种假定对框架、剪力墙、框－剪、框－筒等结构及空旷的厂房、体育场馆等的复杂形状楼板的计算都不适合，特别是梁配筋的安全性不可靠，从而提出了“弹性膜”假定，它采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度，而不是无限刚。

结构的位移比、周期比、楼层侧向刚度比都是要求在刚性楼板假定条件下进行的。

层间位移角，对于一般的结构，可以采用刚性楼板的假定；对于有转换层等复杂高层建筑，不宜采用刚性楼板的假定。

而且计算层间位移角时，不考虑偶然偏心，不考虑双向地震。

首先：SATWE参数---对所有楼层强制采用刚性楼板假定：规范规定：高规（2010）5.1.5条：进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。

条文说明：可把楼板视作水平放置的深梁，可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。

采用这一假设后，结构分析的自由度数目大大减少，使计算过程及计算结果大为简化。

且满足工程精度。

程序实现：选择该项后，程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。

操作要点：1：如果设定了弹性楼板活楼板开大洞，在计算位移、周期等控制参数时，应选择该项，将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算，以满足规范要求的计算条件；计算完成后应去掉此项选择，以弹性楼板方式进行配筋和其他计算分析。

2：如果没有定义弹性板或楼板开大洞，一般不选择此项，避免出现异常情况。

*********************************************************************** （1）判断结构的位移比与周期比必须考虑强制刚性楼板：《抗震规范》的条文说明3.4.2，3.4.3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。

《抗震规范》的条文说明隐约透露出了判断结构的位移比应该是基于刚性楼板的假定。

而《抗震规范》的主编王亚勇在《建筑抗震设计规范疑问解答》一书 4.2中更是明确指出：在刚性楼板假定条件下，当计算小震作用的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）值与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值大于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5时，判断为特别不规则；当比值大于1.5时，一般判断为严重不规则。

周期比位移比层间位移角与刚性楼板假定Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.结构的位移比、周期比、楼层侧向刚度比都是要求在刚性楼板假定条件下进行的。

层间位移角，对于一般的结构，可以采用刚性楼板的假定；对于有转换层等复杂高层建筑，不宜采用刚性楼板的假定。

而且计算层间位移角时，不考虑偶然偏心，不考虑双向地震。

首先：SATWE参数---对所有楼层强制采用刚性楼板假定：规范规定：高规（2010）5.1.5条：进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。

条文说明：可把楼板视作水平放置的深梁，可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。

采用这一假设后，结构分析的自由度数目大大减少，使计算过程及计算结果大为简化。

且满足工程精度。

程序实现：选择该项后，程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。

操作要点：1：如果设定了弹性楼板活楼板开大洞，在计算位移、周期等控制参数时，应选择该项，将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算，以满足规范要求的计算条件；计算完成后应去掉此项选择，以弹性楼板方式进行配筋和其他计算分析。

2：如果没有定义弹性板或楼板开大洞，一般不选择此项，避免出现异常情况。

***********************************************************************（1）判断结构的位移比与周期比必须考虑强制刚性楼板：《抗震规范》的条文说明3.4.2，3.4.3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。

《抗震规范》的条文说明隐约透露出了判断结构的位移比应该是基于刚性楼板的假定。

而《抗震规范》的主编王亚勇在《建筑抗震设计规范疑问解答》一书4.2中更是明确指出：在刚性楼板假定条件下，当计算小震作用的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）值与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值大于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5时，判断为特别不规则；当比值大于1.5时，一般判断为严重不规则。