樓板抗震設(shè)計目標

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震樓板的抗震設(shè)計驗院 系： 建筑工程學(xué)院 姓 名： * * * 班 級： *級土木一班 學(xué) 號： 11031101* 20*年11月19日摘要1關(guān)鍵詞11樓板的分類與計算模型和抗震設(shè)防標準11.1剛性樓板和柔性樓板11.2樓板的計算模型和抗震設(shè)防標準12樓板的抗震設(shè)防目標22.1小震設(shè)防2有地震作用效應(yīng)組合2正截面2斜截面22.2中震設(shè)防3有地震作用效應(yīng)組合3正截面3斜截面32.3大震設(shè)防4正截面4斜截面43薄弱連接板的抗震設(shè)計43.1薄弱連接板的抗震要求43.2連接板的受力特征54總結(jié)5參考文獻5樓板的抗震設(shè)計摘要:樓板的抗震設(shè)計是一個重要的研究課題。建筑物在變形，吸收地震能量的同

2、時，把慣性力通過基礎(chǔ)反饋給地基，因此，抗震設(shè)計必須設(shè)置水平和豎向抗側(cè)力構(gòu)件，提供上、下、左、右連續(xù)的傳力途徑。樓板在承受和傳遞豎向力的同時，在地震過程中自始至終地把水平力傳遞和分配給豎向抗側(cè)力構(gòu)件，協(xié)調(diào)同一樓層中豎向構(gòu)件的變形，使建筑物形成一個完整的抗側(cè)力體系。而在地震作用下鋼筋混凝土樓板是水平抗側(cè)力構(gòu)件的重要組成部分。樓板的抗震設(shè)計，除了需要考慮熟悉的豎向力引起的出平面外彎矩和剪力以外，還應(yīng)該考慮在協(xié)調(diào)變形、傳遞和分配水平力時產(chǎn)生的平面內(nèi)剪力、彎矩和軸力。本文主要對樓板的抗震設(shè)計做了較為系統(tǒng)的論述，首先分析了剛性樓板和柔性樓板。其次討論樓板的計算模型和抗震設(shè)防標準，重點談?wù)摿丝拐鹪O(shè)防目標。最

3、后把薄弱連接板的抗震設(shè)計做了簡單的論述。關(guān)鍵詞 樓板；樓板的抗震設(shè)防目標；薄弱連接板的抗震設(shè)計1樓板的分類與計算模型和抗震設(shè)防標準1.1剛性樓板和柔性樓板抗震設(shè)計必須設(shè)置水平的和豎向的抗側(cè)力構(gòu)件,確保慣性力的傳遞。其中水平抗側(cè)力構(gòu)件主要由樓板、板和梁等組成。樓板在承受和傳遞豎向力的同時,在地震過程中把水平力傳遞和分配給豎向抗側(cè)力構(gòu)件,同時協(xié)調(diào)同一樓層中豎向構(gòu)件的變形,使建筑物形成一個完整的抗側(cè)力體系。據(jù)樓板平面內(nèi)剛度和豎向構(gòu)件抗側(cè)剛度的相對大小,可以分類成剛性樓板、半剛性樓板和柔性樓板。美國UBC97第163016節(jié)規(guī)定,當樓板平面內(nèi)變形超過豎向構(gòu)件側(cè)向位移平均值的2倍時,定義為柔性樓板。否則

4、,定義為剛性或半剛性樓板。剛性樓板在協(xié)調(diào)豎向構(gòu)件的側(cè)向變形時,按其側(cè)向剛度分配水平力。柔性樓板的作用相當于擱置在豎向抗側(cè)力構(gòu)件上的一跨一跨的水平簡支梁,按分攤面積分配水平力。不論柔性樓板還是剛性樓板,平面內(nèi)剪應(yīng)力總是在豎向構(gòu)件的附近形成相對高應(yīng)力區(qū)。1在規(guī)則結(jié)構(gòu)中,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板具有平面內(nèi)幾乎無限剛性的物理力學(xué)性能,起到了剛性隔板的作用。在樓板無限剛的假定下,各樓層平面可分別凝聚為三個自由度,即沿X軸和沿Y軸的平動及繞Z軸的扭轉(zhuǎn)。引入結(jié)構(gòu)的樓層剛心和質(zhì)心的概念,可以分析在地震作用下結(jié)構(gòu)平動與扭轉(zhuǎn)的耦聯(lián)對邊緣柱、墻等抗側(cè)力構(gòu)件產(chǎn)生的附加作用力。這是常規(guī)的設(shè)計方法。無限剛的鋼筋混凝土樓板掩蓋了

5、樓板平面內(nèi)應(yīng)力不均勻的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)工程師只是關(guān)心豎向力引起的平面外彎矩。然而,不規(guī)則結(jié)構(gòu),特別是平面凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)、不規(guī)則結(jié)構(gòu),可能不滿足剛性樓板的假定,樓板應(yīng)力分布的不均勻性得到了放大,且影響到豎向抗側(cè)力構(gòu)件內(nèi)力的分布。另一個方面,即使符合剛性樓板的假定,豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的水平力分配,彈性樓板和剛性樓板的計算結(jié)果,也是有可能發(fā)生很大差別的。1.2樓板的計算模型和抗震設(shè)防標準當不規(guī)則樓板的形狀比較規(guī)整,呈長方形時,在水平荷載作用下,可近似地認為樓板為一根承受水平荷載的梁或深梁,由邊緣構(gòu)件承受平面內(nèi)彎曲,樓板承受平面內(nèi)剪切。但是,在更一般的情況下,樓板應(yīng)作有限元分析。對于梁板式樓板,計算

6、模型通過梁的抗彎剛度來實現(xiàn)樓蓋的平面外剛度,選用膜單元,確定中曲面上的應(yīng)力狀態(tài)就能滿足設(shè)計要求。把地震作用工況的平面內(nèi)應(yīng)力與豎向荷載工況平面外彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力組合后,進行樓板配筋設(shè)計。對于柱支承雙向板,板的平面外剛度應(yīng)該在抗震分析中得到反映。殼單元既具有平面內(nèi)剛度,又具有平面外剛度,能比較真實地反映樓板與豎向抗側(cè)力構(gòu)件一起共同參與結(jié)構(gòu)整體抗震的實際情況。PeterMarti在彈性理論的基礎(chǔ)上,發(fā)展了鋼筋混凝土樓板的夾心模型。樓板上下兩側(cè)的鋼筋層承受水平方向的力,中間的混凝土核心層承受平面外的剪力。22樓板的抗震設(shè)防目標樓板作為主要的水平抗側(cè)力構(gòu)件，與豎向抗側(cè)力構(gòu)件一起形成了一個完整的抗側(cè)力體系。

7、提供由上到下、由左到右連續(xù)的傳力途徑，確保慣性力的傳遞。因此，樓板是強度構(gòu)件。延性設(shè)計思想，延性耗能機制不應(yīng)體現(xiàn)在樓板之中。2.1小震設(shè)防2.1.1有地震作用效應(yīng)組合小震時，按使用極限狀態(tài)進行抗裂設(shè)計，效應(yīng)組合公式（2.1）式中，S表示應(yīng)力矢量。對于正截面，表示平面內(nèi)應(yīng)力矢量。對于斜截面，表示橫向剪力應(yīng)力矢量。下標G表示重力效應(yīng)標準值，L表示活荷載效應(yīng)標準值，E表示考慮雙向地震作用的小震效應(yīng)標準值，K，S表示小震作用效應(yīng)組合標準值。2.1.2正截面鋼筋混凝土樓板的混凝土核心層不產(chǎn)生豎向裂縫，中曲面主拉力應(yīng)力標準值不大于樓板核心層混凝土軸心抗拉強度標準值ftk（2.2）式子中， 為小震作用效應(yīng)組

8、合的最大主拉應(yīng)力標準值。為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)壓應(yīng)力，為預(yù)應(yīng)力施加方向與主拉力之間的夾角。2.1.3斜截面對于柱支承雙向板或轉(zhuǎn)換厚板，混凝土核心層不產(chǎn)生斜裂縫，受沖切截面最大橫向主剪應(yīng)力標準值不大于混凝土抗拉強度標準值（2.3） （2.4）式中，為小震作用效應(yīng)組合的混凝土核心層受沖切截面處最大橫向主剪應(yīng)力標準值。為剪應(yīng)力不均勻系數(shù)，對于抗裂驗算，取。在斜裂縫未發(fā)生前，可近似地認為核心層處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。32.2中震設(shè)防2.2.1有地震作用效應(yīng)組合中震中，按承載能力極限狀態(tài)進行強度設(shè)計，效應(yīng)組合公式（2.5）式子中，矢量S以及下標G,L E的意義同時（2.1），小標D表示中震作用效應(yīng)組合設(shè)

9、計值。為中震放大系數(shù)，定義為中震與小震設(shè)計地震加速度之比。對于7度設(shè)防區(qū)，。2.2.2正截面鋼筋混凝土樓板滿足強度要求，受拉區(qū)鋼筋層主拉應(yīng)力設(shè)計值不大于鋼筋層抗拉強度設(shè)計值（2.6）當雙層雙向配筋相同且均勻時，簡化為（2.7）式子中，為中震作用效應(yīng)組合的最大主拉應(yīng)力設(shè)計值。設(shè)鋼筋與預(yù)應(yīng)力水平筋排序方向相同。為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取。，及，分別為間距和以及間距和范圍內(nèi)受拉區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力水平筋的面積； 和分別為它們的拉強度設(shè)計值。2.2.3斜截面對于柱支承雙向板或轉(zhuǎn)換厚板，應(yīng)配置橫向抗沖切元件滿足抗沖切強度要求。受沖切截面處最大橫向主剪應(yīng)力設(shè)計值不大于抗剪強度設(shè)計值（2.8） 式子（2.8

10、）為GB500102010式（-2）的應(yīng)力表達式。式子中，為中震時混凝土核心層受沖切截面最大橫向剪應(yīng)力設(shè)計值。對于強度計算剪應(yīng)力不均勻系數(shù)取。為承載力調(diào)整系數(shù)，取，為箍筋或錨栓的面積配筋率，為彎起鋼筋面積配筋率。42.3大震設(shè)防大震仍能繼續(xù)承受荷載作用和地震作用，保持結(jié)構(gòu)完整性。大震時結(jié)構(gòu)已經(jīng)明顯的進入塑性狀態(tài)，線性疊加原理已經(jīng)不再適用。大震作用效應(yīng)的組合應(yīng)該是重力荷載和地震作用一起施加到計算模型上進行罕遇地震非線性分析得到的效應(yīng)。理論上，應(yīng)該用塑性變形作為大震性能的評估標準。然而，樓板是強度構(gòu)件，它的轉(zhuǎn)動塑性鉸和剪切塑性鉸變形不應(yīng)該超過運行控制狀態(tài)IO性能水準。而且，彈塑性分層殼單元模擬樓板

11、非線性受力特征的軟件目前尚未普及。因此，在工程實踐中，建議可以采用彈性殼單元模擬樓板，應(yīng)用強度公式作近似的估計。2.3.1正截面（2.9）當雙層雙向配筋相同且均勻時，簡化為（2.10）式子中，為大震作用效應(yīng)組和的最大主拉力標準值，從大震非線性分析結(jié)構(gòu)中獲得。和分別為非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度標準值。當，相當于大震不屈服。2.3.2斜截面（2.11）式中，為大震作用效應(yīng)組合混凝土核心層受沖切截面最大橫向剪應(yīng)力標準值，從大震非線性分析結(jié)果中獲得。3薄弱連接板的抗震設(shè)計3.1薄弱連接板的抗震要求GB50011把有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50，或開洞面積大于該層樓面面積的30，或較大的樓

12、層錯層等都定義成樓板局部不連續(xù)。細腰形平面中的細腰，連體結(jié)構(gòu)中連接體等是樓板的薄弱部位，都可能具有樓板局部不連續(xù)的不規(guī)則性。按樓板不規(guī)則分類，若這些薄弱部位的兩端連接著兩個主體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)主體結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形而形成一個抗震單元，稱它們?yōu)楸∪踹B接板，簡稱連接板，歸類于不規(guī)則類型2。連接板往往不符合剛性樓板的假定。在地震作用下，可能存在早于豎向抗側(cè)力構(gòu)件發(fā)生破壞的潛在危險。一旦破壞，主體結(jié)構(gòu)成為獨立的單塔，將完全改變結(jié)構(gòu)的動力特性，改變或降低結(jié)構(gòu)的抗震能力。因此，連接板應(yīng)該比豎向構(gòu)件具有更高的抗震性能水準。53.2連接板的受力特征連接板兩端的主體結(jié)構(gòu)有著各自的自由振動特性。在地震波激勵下，主體

13、結(jié)構(gòu)不僅發(fā)生同相運動，還可能發(fā)生反相運動。潛在的反相運動將增大連接板在協(xié)調(diào)兩端主體變形時產(chǎn)生的平面內(nèi)應(yīng)力。它們在連接板的截面設(shè)計中可能會起到控制作用。上述應(yīng)力增大效應(yīng)，應(yīng)用振型分解反應(yīng)譜分析法有時難以得到反映。主要在于反應(yīng)譜法中的地震作用是不具備相位的。其次，若結(jié)構(gòu)前幾個振型中不具有反相振型時，存在于高振型中的反相振型，對整個結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的貢獻相當有限。連接板的平面內(nèi)應(yīng)力有時可能偏小。對于規(guī)則形狀的連接板，可以參考UBC9等規(guī)范，采用梁式模型估計板的平面內(nèi)應(yīng)力。然而最通用、有效的方法是應(yīng)用有限元程序建立全彈性樓板力學(xué)模型，對連接板應(yīng)力作三維時程分析。一般來說，薄弱連接板大部分屬于梁板樓蓋，僅涉及板的正截面應(yīng)力分析。4總結(jié)樓板在承受和傳遞豎向力的同時，在地震過程中自始至終地把水平力傳遞和分配給豎向抗側(cè)力構(gòu)件，協(xié)調(diào)同一樓層中豎向構(gòu)件的變形。鋼筋混凝土樓板的抗震設(shè)防目標應(yīng)達到小震混凝土核心層不裂，中震按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計樓板的抗拉強度，大震仍能繼續(xù)承受豎向荷載