**章 樓板設計與分析方法
一.直接設計法(DDM)
該法取支座線間的板帶以及板帶上下各一層柱作為框架模型,在相互垂直的兩個方向各取一榀作為平面框架計算。計算時按照ACI-318規(guī)范所確定的經(jīng)驗系數(shù),按一般框架確定板的內(nèi)力。
二.等代框架法(EFM)
該法平面框架的取法與DDM法相同。不同之處在于此處取出的框架與一般框架的計算假定有所區(qū)別:一般框架假定節(jié)點為剛性,即變形前后節(jié)點處夾角始終保持不變;而此處的等代框架則考慮節(jié)點的轉(zhuǎn)動剛度,即半剛性節(jié)點。這樣處理考慮了板柱體系的實際變形情況,板的扭轉(zhuǎn)使得柱端彎矩在一定程度上得到釋放,使得柱子配筋更為準確、經(jīng)濟。為計算方便起見,可將柱上板條的扭轉(zhuǎn)剛度與原型中柱子的剛度合并考慮,等代為計算長度更長柔度更大的等效柱子,再按一般框架設計。
三.板帶法(Strip Method)
按照工程師的經(jīng)驗將板人為劃分為若干板帶,各板帶所承受的荷載也由工程師按照經(jīng)驗分配
。總的原則是無論如何劃分板帶
,分配荷載
,一定要滿足靜力平衡條件,這樣是安全的
,但不是**經(jīng)濟的
。**經(jīng)濟的方案在于**接近實際的劃分,需要依靠良好的工程經(jīng)驗來判斷
。
四.有限差分法(FDM)
此法是將板的四階撓度偏微分方程離散成差分方程,方程中只有一個未知量,即撓度
。一般將樓板劃分為縱橫兩個方向的矩形網(wǎng)格
,每個網(wǎng)格區(qū)域都由一組以撓度為未知數(shù)的差分方程構(gòu)成,網(wǎng)格區(qū)域的大小決定了解的精度
。解的過程就是求解差分方程組
。與有限元法相比,它只有一個未知量
,只需要很少的節(jié)點就能達到與有限元法相同的精度
。但是它對網(wǎng)格有正交劃分的要求
,極大限制了其對于不規(guī)則幾何形狀問題的求解能力。(雖然理論上可求解不規(guī)則)
五.有限單元法(FEM)
對板而言,無非就是選擇適當單元
,對樓板進行剖分,將單元屬性賦予樓板
。每個單元形成各自的單元剛度矩陣
,然后整合組裝成整個樓面系統(tǒng)的剛度矩陣,節(jié)點力向量
。此法的意義在于:算法通用
,可包含幾乎所有不規(guī)則信息(幾何形狀,支座條件
,荷載分布)
,甚至能較容易的考慮各種非線性因素。
六.屈服線法(YLM)
該法是一種稱之為上限檢驗的方法。一般用YLM計算出的樓板極限承載力與實際相比偏大,偏于不安全,可以認為樓板承載力不會超過
YLM法計算出的承載力。因為
YLM法需要假定樓板破壞時所形成的破壞機構(gòu),而此機構(gòu)不一定是真實的破壞機構(gòu)。將樓板按照假定的屈服線劃分為若干區(qū)域
,取出一塊分析
,若位于區(qū)域內(nèi)的**大彎矩超過屈服線上的屈服破壞彎矩,則說明所假定的屈服線不是真正的樓板屈服路徑
,反之則可認為假定正確
。區(qū)域內(nèi)的**大彎矩可通過板帶法求解。樓板通過屈服線劃分后
,可認為屈服線處為鉸
,用虛位移原理可以求得屈服破壞彎矩。
七.拉壓桿法(STRUT-AND-TIE METHOD)
ACI-318規(guī)范對此有詳細介紹。主要原理是將混凝土受壓部分看成是受壓鉉桿和斜腹桿
,將鋼筋看成是受拉鉉桿,橫向鋼筋(拉筋)看成是直腹桿