PKPM四种板模型(刚性板、弹性板6、弹性板3、弹性膜)

PKPM中刚性楼板、弹性楼板的选取1.引言楼板既是结构中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都会产生影响，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。

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致的方向，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（地震力和风等）作用下，楼板在水平面内可以视为刚体，即与水平荷载一致的方向上；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方向，结构厚度通常仅仅为十几厘米，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。

2.PKPM楼板计算模型在PKPM的SATWE、PMSAP板块中，实现了四种类型的楼板刚度模型：刚性楼板、弹性楼板6、弹性楼板3和弹性膜的计算模型。

2.1刚性楼板模型其含义是指平面内刚度无限大，内力计算时不考虑平面内变形，与板厚无关，平面外刚度为零，PKPM程序默认楼板为刚性楼板。

该模型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。

刚性楼板假定结构计算概念明了，计算简便；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。

从理论上弄清楚两种弹性板假定：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。

从理论上说，弹性板6假定是最符合楼板的实际情况，可应用于任何工程。

但是实际上，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。

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。

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。

因为这类结构面内刚度都很大，其面外刚度是这类结构传力的关键。

通过厚板的面外刚度，改变传力路径，将厚板以上部分结构承受的荷载安全地传递下去。

当板柱结构的板的面外刚度足够大时，也可采用弹性楼板3来计算。

在工程应用中，需要了解工程结构的特点，采用相应的假定。

须要好好体会，理解应用，不要断章取义的拘泥于一两句话。

弹性膜：该假定是采用平面应力膜单元真实地计算楼板的平面内刚度，同时疏忽楼板的平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。

该假定实用于空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构。

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。

pmpm进行结构计算时，通常有四种板模型：刚性板、弹性板6、弹性板3、弹性膜。

1、刚性板：平面内刚度无穷大，平面外刚度为0。

其主要用于大部分有梁体系的板，一般的非特别厚的板，平面内刚度无穷大和平面外刚度为0，相对的都是梁的刚度。

做为一名PKPM一线的结构技术服务人员，最能发现用户的疑惑，在最近一段新版软件的使用中，很多设计人员还是对几种弹性板的运用理解不到位，我这里大概做一个简单阐述，以方便设计人员再设计中正确运用这几类板。

通常情况下在计算周期比和位移比这两个结构的整体指标的时候，是选择强制采用刚性楼板假定的。

刚性楼板的物理意义是楼板平面内无线刚，平面外刚度为0。

弹性板6表示完全弹性的有限元壳，其面内刚度用平面应力膜模拟，平面外刚度用厚薄通用的厚板元模拟，这种楼板计算假定从理论上来说最符合楼板的实际受力情况，但是由于存在平面外的刚度，将促使楼板与梁共同分担上部结构引起的内力，从而使梁的弯矩和配筋相应的减小，减小的弯矩部分由弹性楼板承担，这样与采刚性楼板假定的内力与配筋不同，因此，不要轻易选择弹性板6，弹性板6主要用于板柱体系或者板柱剪力墙结构。

弹性膜假定采用的是平面应力膜单元，真实地反映楼板的平面内刚度，同时忽略平面外刚度，即平面外刚度为0。

由于弹性膜真实地反映平面内刚度，又可以避免采用弹性板6而造成梁的安全度的降低，因此，较多用于体育场馆，楼板开大洞、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中的转换层楼板、多塔连体结构中的弱连接板，以及坡屋面。

在未采用刚性楼板假定时，坡屋面软件在计算的时候默认采用的是弹性膜，不必要再去定义。

弹性板3假定平面内刚度无限大，平面外的刚度为有限刚，面内采用了刚性楼板假定的有限元壳，面外采用厚薄通用的中厚板元模拟，主要适用于厚板转换结构的转换厚板，这类结构的转换板比较厚（1米以上），其面内刚度很大，通过厚板的面外刚度，改变传力路径，将厚板上的结构荷载传递到下部。

如果框支梁上支承的是柱子，其受力与一般承受集中荷载的框架没有什么两样，如果没有其他因素，可以不考虑楼板平面内的变形，采用刚性楼板假定。

可是，如果梁上支承的是剪力墙，尤其是整片的剪力墙，由于拱的作用，会存在沿梁轴线方向的推力，此时如果采用刚性楼板假定，就无法分析出梁内的水平拉力，对梁的设计是偏于不安全的研究表明，对于框支转换结构，转换梁不仅会产生弯矩和剪力，而且还会产生较大的轴力，这个轴力不能忽略。

弹性膜弹性板弹性板的区别和使用结构集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]从理论上弄清楚两种弹性板假定：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。

从理论上说，弹性板6假定是最符合楼板的实际情况，可应用于任何工程。

但是实际上，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。

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。

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。

因为这类结构面内刚度都很大，其面外刚度是这类结构传力的关键。

通过厚板的面外刚度，改变传力路径，将厚板以上部分结构承受的荷载安全地传递下去。

当板柱结构的板的面外刚度足够大时，也可采用弹性楼板3来计算。

在工程应用中，需要了解工程结构的特点，采用相应的假定。

须要好好体会，理解应用，不要断章取义的拘泥于一两句话。

弹性膜：该假定是采用平面应力膜单元真实地计算楼板的平面内刚度，同时疏忽楼板的平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。

该假定实用于空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构。

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。

pmpm进行结构计算时，通常有四种板模型：刚性板、弹性板6、弹性板3、弹性膜。

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。

pkpm前处理注意事项前处理注意事项1、按构件原型输入：按柱、异形柱、梁、墙（含开洞）构件原型输入，没有楼板的房间要开洞，不要把TAT薄壁柱理论对结构的简化带入。

2、轴网输入：删除各层无用的网点，利用偏心布置构件功能，消除短梁、短墙、柱内多节点。

PMCAD的数据检查要通过。

SATWE数据报告提示的问题要消除。

3、柱、梁截面形式及材料：附录A中的15种截面类型，程序可计算自重。

范例外的自重需用户输入。

4、板―柱结构输入：柱网需输入截面为100X100的虚梁。

5、厚板转换层输入：柱网需输入截面为100X100的虚梁。

层高以板厚的1/2划分。

6、错层结构输入：A、框架错层：在PM中调整梁端高，含斜梁。

B、剪力墙错层：由于PM以楼板划分层，可在错层中局部布板。

C、多塔层高不同：把形成的塔虚层中楼板去掉。

关于整理SATWE设计参数便览的说明设计参数的合理确定至关重要，以便览的方式整理其目的是在SATWE的操作中，可据本便览比较快的定下来。

SATWE的设计参数，用户手册有一些说明，但分散在多处且过于简单，很不好用。

论坛里也有许多帖子，但总觉得系统性、实用性有些不足。

SATWE前处理----接PM生成SATWE数据菜单共13项，重点是1、2两项。

由于水平有限在整理中肯定会出现不足和错误，欢迎斧正。

更欢迎参与。

SATWE参数便览之总信息1、水平力与整体坐标夹角（度）：采用隐含值0，经计算后，当大于15度时，填入计算值重算。

2、混凝土容重：隐含值25。

构件自重计算梁板、梁柱重叠部分都未扣除，框架结构可行，剪力墙、板柱结构偏小。

3、钢材容重：隐含值78。

可行。

4、裙房层数：指地上的周边都有的群房。

当主体一面或多面无裙房时，风荷载需个案处理。

5、转换层所在层号：按自然层号填输，含地下室的层数。

6、地下室层数：按地下层数填输，当一面或多面临空时，填土侧压力需个案处理。

7、墙元细分控制最大控制长度：墙元长度太大则计算精度无法保证，可采用隐含值。

做为一名PKPM一线的结构技术服务人员，最能发现用户的疑惑，在最近一段新版软件的使用中，很多设计人员还是对几种弹性板的运用理解不到位，我这里大概做一个简单阐述，以方便设计人员再设计中正确运用这几类板。

通常情况下在计算周期比和位移比这两个结构的整体指标的时候，是选择强制采用刚性楼板假定的。

刚性楼板的物理意义是楼板平面内无限刚，平面外刚度为0。

弹性板6表示完全弹性的有限元壳，其面内刚度用平面应力膜模拟，平面外刚度用厚薄通用的厚板元模拟，这种楼板计算假定从理论上来说最符合楼板的实际受力情况，但是由于存在平面外的刚度，将促使楼板与梁共同分担上部结构引起的内力，从而使梁的弯矩和配筋相应的减小，减小的弯矩部分由弹性楼板承担，这样与采刚性楼板假定的内力与配筋不同，因此，不要轻易选择弹性板6，弹性板6主要用于板柱体系或者板柱剪力墙结构。

弹性膜假定采用的是平面应力膜单元，真实地反映楼板的平面内刚度，同时忽略平面外刚度，即平面外刚度为0。

由于弹性膜真实地反映平面内刚度，又可以避免采用弹性板6而造成梁的安全度的降低，因此，较多用于体育场馆，楼板开大洞、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中的转换层楼板、多塔连体结构中的弱连接板，以及坡屋面。

在未采用刚性楼板假定时，坡屋面软件在计算的时候默认采用的是弹性膜，不必要再去定义。

弹性板3假定平面内刚度无限大，平面外的刚度为有限刚，面内采用了刚性楼板假定的有限元壳，面外采用厚薄通用的中厚板元模拟，主要适用于厚板转换结构的转换厚板，这类结构的转换板比较厚（1米以上），其面内刚度很大，通过厚板的面外刚度，改变传力路径，将厚板上的结构荷载传递到下部。

转换层定义为弹性楼板如果框支梁上支承的是柱子，其受力与一般承受集中荷载的框架没有什么两样，如果没有其他因素，可以不考虑楼板平面内的变形，采用刚性楼板假定。

可是，如果梁上支承的是剪力墙，尤其是整片的剪力墙，由于拱的作用，会存在沿梁轴线方向的推力，此时如果采用刚性楼板假定，就无法分析出梁内的水平拉力，对梁的设计是偏于不安全的研究表明，对于框支转换结构，转换梁不仅会产生弯矩和剪力，而且还会产生较大的轴力，这个轴力不能忽略。

通过对PKPM软件的学习，结合本人的理解，做一些总结。

一、楼板刚度随着结构体系的多样化，楼板受力复杂化，楼板刚度的合理假定将直接影响结构的分析效率和精度。

SATWE对各种楼板形式分成刚性楼板，弹性楼板6，弹性楼板3，弹性膜等四种计算模型，其假定及应用详下表：楼板类型平面内刚度平面外刚度适用范围备注（1）刚性楼板无限大0 一般楼板每层楼板有三个自由度；结构总刚偏小，用梁刚度放大系数的方法考虑楼板平面外刚度（2）弹性楼板6 真实计算真实计算板柱，板柱—抗震墙结构部分楼板面荷载可通过楼板平面外刚度直接传递给竖向构件，导致梁的弯矩变小；布置暗梁协肋有限单元格的划分（3）弹性楼板3 无限大真实计算厚板转换层的转换厚板布置暗梁协肋有限单元格的划分；板厚均分给相邻层层高（4）弹性膜真实计算0 空旷厂房，体育馆，楼板局部开大洞等存在平面内的变形，即平面内任意两点的水平距离可以变化尽管从理论上讲，弹性楼板6假定是最符合楼板的实际情况，但是这样做会使梁端弯矩减小，结构计算机时也将大大增加，所以应跟据实际情况，合理假定楼板的刚度。

二、结构平面布置的规则性高层建筑的平面布置应满足高规第4.3.3条平面尺寸的要求和抗规3.4.2条的规定，需要强调的是结构的规则性：应满足：周期比：结构扭转为主的第一周期Tg（扭转因子大于50%）与平动为主的第一周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑，混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。

位移比：在考虑偶然偏心地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑，混合结构高层建筑及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层的平均值的1.4倍。

（按刚性楼板假定计算）三、结构竖向布置的规则性主要体现在结构竖向薄弱层的确定：层刚比：抗震设计的高层建筑，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%.承载力比：A级高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。