加载中…楼板是采用弹性算法还是塑性算法？
(2019-09-05 19:25:27)
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板计算 |
弹性算法还是塑性算法，这是一个我们一直讨论的一个问题。而且这个钢筋用量还相差比较大的，算出来差个20%很正常。那么用塑性算法到底安不安全呢？听说北京院那边一直都用了塑性算法也没有出什么问题；还有刘铮在《建筑结构设计快速入门》中也提到了他是推介用塑性算法的，他建议塑性系数取1.4较经济合理。现在甲方对含钢量的要求越来越高了，慢慢的也越来越多的设计院都已经应用了塑性算法。so，安全应该是没什么问题的，但是听说裂缝比较难控制住。
弹性计算：是根据弹性薄板小挠度理论的假定进行的。一般通过调幅来考虑塑性内力重分布，属于传统的结构计算理论。
塑性计算：假定板为四边支承的正交异性板，板在极限荷载作用下发生破坏，在板底或板面的裂缝形成塑性铰线体系且铰线沿板的周边、在四角及板中部把整块板划分成四块梯形或三角形的小节板，采用极限平衡法进行板的内力分析。
今天我主要想讨论下为什么塑性算法比弹性算法省钢筋？
从理论方面：弹性理论的出发点是认为构件任意截面的弯矩达到其极限值时，整个结构即到达破坏状态，为此每个计算截面都是要根据活荷载的最不利布置，按照内力包络图来配置钢筋。但是实际上各种活荷载的不利布置不是同时出现。所以各截面的配筋不能同时发挥作用。而塑性结构的计算方法则是以结构某一部分或结构的整体达到几何可变体系作为完全发挥承载能力的依据，从而合理评估结构的承载能力、评价结构的可靠度。因此塑性计算的方法从概念上就要比弹性设计节约材料。
从实际弯矩方面：相同荷载、相同的边界条件，根据《建筑结构静力计算手册》中查得弯矩系数。可以看出无论是跨中还是支座，塑性理论的弯矩系数均小于弹性理论下的弯矩系数。这是双向板塑性理论（极限平衡法）与单向板的塑性理论（弯矩条幅法）的不同之处，后者是将支座负弯矩减小将跨中弯矩增大。而双向板的塑性理论与弹性理论之间却没有简单的这种增减关系。
从PKPM实际配筋方面：
弹性计算：是根据弹性薄板小挠度理论的假定进行的。一般通过调幅来考虑塑性内力重分布，属于传统的结构计算理论。
塑性计算：假定板为四边支承的正交异性板，板在极限荷载作用下发生破坏，在板底或板面的裂缝形成塑性铰线体系且铰线沿板的周边、在四角及板中部把整块板划分成四块梯形或三角形的小节板，采用极限平衡法进行板的内力分析。
今天我主要想讨论下为什么塑性算法比弹性算法省钢筋？
从理论方面：弹性理论的出发点是认为构件任意截面的弯矩达到其极限值时，整个结构即到达破坏状态，为此每个计算截面都是要根据活荷载的最不利布置，按照内力包络图来配置钢筋。但是实际上各种活荷载的不利布置不是同时出现。所以各截面的配筋不能同时发挥作用。而塑性结构的计算方法则是以结构某一部分或结构的整体达到几何可变体系作为完全发挥承载能力的依据，从而合理评估结构的承载能力、评价结构的可靠度。因此塑性计算的方法从概念上就要比弹性设计节约材料。
从实际弯矩方面：相同荷载、相同的边界条件，根据《建筑结构静力计算手册》中查得弯矩系数。可以看出无论是跨中还是支座，塑性理论的弯矩系数均小于弹性理论下的弯矩系数。这是双向板塑性理论（极限平衡法）与单向板的塑性理论（弯矩条幅法）的不同之处，后者是将支座负弯矩减小将跨中弯矩增大。而双向板的塑性理论与弹性理论之间却没有简单的这种增减关系。
从PKPM实际配筋方面：
由上图我们可以看到塑性算法比弹性算
下面列举了各种条件下适用何种计算方法：
1、 一般工业建筑用弹性法，民用建筑用塑性法。
2、 通常在下列情况下应按弹性理论计算方法进行设计：
(1)直接承受可动荷载或重复荷载作用的构件。
(2)裂缝控制等级为一级或二级的构件。
(3)采用无明显屈服台阶钢材配筋的构件。
(4)要求有较高安全储备的结构。在一般梁板结构中的板，次梁多按塑性理论进行设计，而主梁多按弹性理论进行设计。
3、 在人防设计中,计算冲击波荷载作用时一般采用塑性计算,不考虑裂缝。
4、 住宅建筑，板跨度都比较小，如果采用三级钢，无论弹塑性计算方法，其实计算结果不会相差多大的。通常还是采用塑性计算。
5、 地下室顶板、底板，屋面由于有防水要求，且荷载较大，建议采用弹性理论计算方法。
这里还要强调下，弯矩调幅法与极限平衡法都应该是属于塑性内力重分布。但是原理上是完全不同的。弯矩调幅法是在弹性的基础上，减小端部弯矩，相对应的增加跨中弯矩。极限平衡法是形成多个塑性铰直至从整体结构变成构件。而且也只有极限平衡法的弯矩才真正的减少了。
下面列举了各种条件下适用何种计算方法：
1、 一般工业建筑用弹性法，民用建筑用塑性法。
2、 通常在下列情况下应按弹性理论计算方法进行设计：
(1)直接承受可动荷载或重复荷载作用的构件。
(2)裂缝控制等级为一级或二级的构件。
(3)采用无明显屈服台阶钢材配筋的构件。
(4)要求有较高安全储备的结构。在一般梁板结构中的板，次梁多按塑性理论进行设计，而主梁多按弹性理论进行设计。
3、 在人防设计中,计算冲击波荷载作用时一般采用塑性计算,不考虑裂缝。
4、 住宅建筑，板跨度都比较小，如果采用三级钢，无论弹塑性计算方法，其实计算结果不会相差多大的。通常还是采用塑性计算。
5、 地下室顶板、底板，屋面由于有防水要求，且荷载较大，建议采用弹性理论计算方法。
这里还要强调下，弯矩调幅法与极限平衡法都应该是属于塑性内力重分布。但是原理上是完全不同的。弯矩调幅法是在弹性的基础上，减小端部弯矩，相对应的增加跨中弯矩。极限平衡法是形成多个塑性铰直至从整体结构变成构件。而且也只有极限平衡法的弯矩才真正的减少了。
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