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2023年12月16日发(作者：)
前言
随着现代多、高层建筑的发展,结构体系越来越呈现出多样化的特点,板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构、以及大开间预应力板结构等越来越多。对于这些特殊结构,其楼板的受力是相当复杂的,传统的楼板设计方法已难以适应这些复杂工程的要求。而且,以往的结构软件大多不能给出楼板的配筋结果,楼板的设计主要还是通过读取内力结果再用手工进行设计。SLABCAD程序正是针对这种现状而开发的,它采用有限元方法对各种复杂楼板进行分析,求出节点内力并进行节点配筋,并对相对规则楼板采用板带设计的方法进行板带配筋计算及裂缝、挠度、冲切验算,更好的满足工程设计的需要。
目录
目录 ....................................................................................................................................... I
第1章简介 .. (1
1.1SLABCAD的功能 (1
1.2板带设计思路 (2
1.3适用范围 (2
1.4程序组成 (2
1.5主要文件列表 (3
1.6板带设计流程图 (4
第2章复杂楼板有限元分析与设计 (5
2.1前处理 (5
2.1.1 计算楼层 (6 2.1.2 参数输入 (6
2.1.3 楼板修改 (8
2.1.4 荷载输入 (10
2.1.5 支座沉降 (10
2.1.6 约束输入 (10
2.1.7 预应力筋 (11
2.1.8 生成数据 (11
2.2有限元分析计算 (13
2.3后处理 (14
2.3.1 荷载工况 (14
2.3.2 板挠度 (15
2.3.3 板弯矩Mx、My (17
2.3.4 板配筋和设计控制内力 (17
2.3.5 预应力板 (17
2.3.6 计算结果文本文件 (19
第3章板带交互设计及验算 (20
3.1板带前处理 (20
3.1.1 截面划分 (20
3.1.2 参数设置 (21 3.2板带修改 (23
3.2板带计算 (24
3.2.1. 内力计算 (24
3.2.2. 配筋&验算 (24
3.3板带后处理 (24
3.3.1 板带类型选择 (24
3.3.2 截面显示 (24
3.3.3 内力结果 (25
3.3.4 内力包络 (26
I
3.3.5 配筋结果 (26
3.3.6 验算结果 (27
3.3.7 板带信息 (29
3.3.8 文本输出 (31
3.4板带设计技术条件 (32
3.4.1 板带划分 (32
3.4.2 截面划分 (34
3.4.3 内力计算 (34
3.4.4 板带设计及验算 (36 3.4.5 板带设计及验算应用简明实例 (45
第4章预应力筋的交互输入 (53
4.1概述 (53
4.1.1 程序概述 (53
4.1.2 技术条件 (53
4.1.3 使用说明 (64
4.2参数设置 (65
4.2.1 材料参数 (65
4.2.2 设计与施工参数 (66
4.3重绘图形 (67
4.4布索 (67
4.4.1 基本概念 (68
4.4.2 定位 (72
4.4.3 修改 (78
4.4.4 删除 (80
4.4.5 复制 (80
4.5线型 (81
4.5.1 线型定义 (81
4.5.2 线型布置 (83 4.5.3 线型删除 (83
4.5.4 线型修改 (84
4.5.5 线型复制 (86
4.6数据检查 (86
4.7等效荷载 (87
4.8层间复制 (88
4.8.1 标准层的层间复制 (89
4.8.2 非标准层的层间复制 (89
4.9文件保存 (89
4.9.1 “保存文件”菜单 (90
4.9.2 “存盘退出”菜单 (90
第5章预应力板施工图和施工资料 (91
5.1“归并统计”菜单 (91
5.2“绘平面图”菜单 (92
II
5.3“绘定位图”菜单 (93
5.4“铺索顺序”菜单 (94
第6章近期修改及常见问题解答 (95
6.1最新修改说明 (95 6.1.1 前处理修改 (95
6.1.2 核心分析程序修改 (97
6.1.3 后处理修改 (97
6.1.4板带交互设计及验算修改 (98
6.2常见问题解答 (99
III
SLABCAD 第1章 简 介
1
第1章 简 介
复杂楼板分析与设计软件SLABCAD 可完成板柱结构、厚板转换层结构、楼板局部开大洞结构、以及大开间预应力板结构等复杂类型楼板的计算分析和设计。它接力PMCAD 的模型数据和SATWE 的全楼三维计算结果,依次对板柱体系等复杂楼板部分的结构楼层作楼板的设计。
图1-1 新版SLABCAD 主菜单
1.1 SLABCAD 的功能
新版SLABCAD 在旧版的基础上有了很大的改进,增加了板带设计方法,从而解决了旧版SLABCAD 存在的不足。目前,新版SLABCAD 有如下的功能:
进行各种复杂楼板的竖向荷载作用下的楼板内力计算及设计。
可以在楼板上开任意形状洞口、添加柱帽、添加约束等信息。程序根据选择的单
元划分精度自动搜索边界进行有限元单元划分,如果洞口较小则自动忽略。
可以修改楼板厚度,修改楼板恒、活均布荷载,以及分房间布置人防荷载,并可
给楼板施加点荷载和线荷载。 对普通框架结构楼板的竖向荷载作用下的楼板内力计算及设计,考虑框架梁的刚
度影响;
对大而复杂的楼板可以分区域进行分析设计,程序允许用户自己选择计算区域,
并对指定计算区域内的楼板进行分析,给出分析和设计结果。
对板柱结构、板柱剪力墙结构,进行柱上板带、跨中板带的二次分析,对柱上板带可以考虑水平荷载的作用。并且柱上板带、跨中板带进行了符合相应规范的设
计配筋,给出裂缝验算、挠度验算及冲切验算结果;
对设有预应力的楼板,首先定义预应力钢筋的线型和摆放方向,据此生成预应力等效荷载,根据柱上板带、跨中板带的设计分析方法,考虑板带的非预应力配筋、
板带截面的抗裂验算、挠度验算等。还可以对预应力楼板进行施工图设计。
1.2 板带设计思路
板带设计方法的思路如下:
PM建模时在柱上板带位置输入等代梁。等代梁宽度宜按柱上板带规则取,即高规规定的水平力计算下的板带宽度取值,高度取板厚。
使用SATWE(或SAT8软件进行整体分析。
对竖向荷载(恒载、活载、人防和竖向地震进行有限元分析。如果是预应力板结构则布置板的预应力钢筋,程序求出预应力等效荷载并对预应力等效荷载作用
下板进行有限元分析。
借鉴板柱体系常用的等代框架的思路,对楼板划分柱上板带和跨中板带,对柱上板带,水平荷载作用下的内力取SATWE的计算结果,竖向作用(包括预应力荷 载内力取有限元分析的结果进行积分。对于跨中板带,只取有限元积分的结果。
板带配筋。程序区分预应力板带和非预应力板带,非预应力板带按照受弯构件或偏心受拉构件进行配筋,预应力板带则按照预应力板柱结构设计的相关规程计算
出非预应力配筋。
板带验算。对非预应力板带进行裂缝宽度验算、挠度验算,对预应力则进行应力、挠度验算,同时还对各种类型的楼板板柱节点进行抗冲切验算。
可以方便地查看有限元分析结果,板带内力及包络图,配筋结果,验算结果。
对预应力楼板进行预应力筋统计、定位及铺索顺序等施工图设计。综上所述,新版SLABCAD对板柱体系等楼板结构给出了更加完整的设计。
1.3 适用范围
楼板有限元分析部分适用于各种形状的复杂楼板,板带设计部分则主要适用于比较规则的适合划分板带的楼板,包含板柱结构的楼板、预应力楼板、转换层结构的厚板、人防地下室的顶板、需考虑板面内拉伸和剪切作用的特殊结构等。
1.4 程序组成
目前的SlabCAD由五个程序组成,、、、
2
和。这五个程序的功能如下:
——前处理程序,补充输入、单元划分、预应力的配筋并生成数据;
——核心计算程序,完成板的位移、内力和配筋计算; ——后处理程序,以各种方式显示板的位移、内力和配筋计算结果。
——板带交互设计程序,以板带的方式计算及显示板的内力、配筋及各项验算结果。
——预应力板施工图程序,绘制预应力板的施工图。
1.5 主要文件列表
在程序执行过程中,将用到或生成一些中间文件和结果文件,这里列出了主要的一些供参考。
表1 主要中间文件和结果文件
板带StripCAD
板带划分信息文件(二进制 截面内力文件(二进制
截面几何信息(二进制 板带配筋及验算结果信息(二进制 板带参数设置信息(二进制 Info_A_ 查询板带信息临时文件
输出计算书文本文件
3
1.6 板带设计流程图
图1-2 板柱设计流程图
4
第2章复杂楼板有限元分析与设计
2.1 前处理
对于已有工程在第二次进入SlabCAD前处理时,程序会提示是否要保留以前输入的数据,提示界面如下:
图2-1 数据源选择
如果用户对PM模型的房间及柱墙数量进行了修改,则必须在上面对话框中选择“是否修改了PM模型中的柱、墙、房间布置信息”,否则可能导致由于构件(或房间编号对应错误而发生异常,选上该按钮后,之前输入的部分楼板补充信息可能需要重新输入,需要重新输入的信息在对话框下面的选项中显示为不可选(灰色。如果没有修改过PM模型,则用户可以通过勾选相应的选项直接读取上次输入的信息。
SlabCAD的前处理界面及菜单如图2-2所示。
SlabCAD前处理的主要功能是:
(1选择计算楼层;
(2读取PMCAD交互输入的信息,包括几何信息(柱、梁、墙、楼板和板上洞口
的几何布置,荷载信息(柱、梁、墙上的输入荷载和板上的均布荷载;
(3补充输入,包括分析参数、洞口、柱帽、约束及荷载等信息的补充输入;
(4楼板计算区域、布筋方向设置,以及单元划分; (5对于预应力楼板进行预应力筋布置;
(6生成楼板有限元分析数据。
对于板柱结构或厚板转换层结构,在PMCAD中建模时,应输入虚梁或等代梁(高度与板厚相同,当需要计算水平荷载作用时按此输入,程序隐含规定:截面尺寸为100×100mm的矩形砼梁为虚梁。这里布置虚梁的目的有两点,其一是为了SlabCAD软件在接
5
PMCAD前处理过程中能够自动读到楼板的外边界信息,其二是为了辅助楼板单元划分。虚梁没刚度,不参与分析计算,SlabCAD的前处理会自动将所有虚梁删掉。此外,对于与板厚相同的等代梁,在进行有限元分析时程序也将不计算刚度,而对于其它的普通梁,程序则考虑其刚度。
图2-2前处理界面及菜单 下面介绍各项菜单的功能和操作方法。
2.1.1 计算楼层
在这里选择计算楼层,程序读取PM建模中的自然层并在右侧菜单中显示,新版的SLABCAD可以在一个目录下完成各个楼层楼板的计算,用户指定计算楼层之后将在工程目录下自动生成一个名为“Slab00*”的子文件夹,所有该层的参数及计算结果都保存在该子文件夹中。
2.1.2 参数输入
参数输入包括四部分信息,分别为单元划分控制长度、楼板类型、采用的单元和计算的荷载工况。参数输入界面如图2-3所示,各参数含义如下:
(1单元划分控制长度(Dmax,单位:mm
对于板、壳等二维单元,单元的几何形态(形状和大小和计算精度是密切相关的,
6
程序中用单元最大边长来控制单元的大小,取较小的Dmax可得到较高的计算精度,但相应的计算量会增加很多。同时,对于砼楼板来说,若Dmax取值过小,会因应力集中而导致楼板支点处的负弯矩过大、失真。Dmax的适宜取值因工程规模而异,工程规模较大的, Dmax 可取大些,反之,则Dmax可取小些。对于一般工程而言,可取Dmax=600—1500mm,程序隐含Dmax=1000。注意:原来版本将自动根据板厚计算楼板自重,因此在面均布恒载中不应该包含楼板自重,新版本程序增加参数楼板自重计算由用户控制。
图2-3 参数输入界面
(2楼板类型
目前程序所包含的楼板类型包括普通楼板、板柱楼板、预应力楼板和转换层厚板。程序针对用户所选楼板类型的不同采取联动机制来控制其它选项。例如,用户选取的是预应力楼板,程序将强制采用壳元并在荷载信息中选上预应力荷载,同时关闭风荷载和水平地震选项,因为这二项在板带设计中将直接读取SATWE的计算结果,程序将保存用户所做的信息设置,并在下次进入时读取上次所做的设置。
(3采用的单元
程序提供了两种单元,分别为板弯曲单元和壳单元。对于一般工程而言,只需分析板的面外弯曲,应采用板弯曲单元;对于一些特殊工程,不仅要分析板的面外弯曲,还要分析板的面内拉压和剪切(如预应力楼板等,这时应采用壳单元。
(4荷载信息
目前版本的程序考虑的荷载工况有:恒载、活载、预应力荷载、风荷载、水平地震荷载、竖向地震荷载,对于有人防设计要求的地下室顶板,还考虑了板上等效均布竖向人防荷载。其中竖向地震荷载是采用简化方法计算的,将作用于楼板的恒、活荷载的一定比例
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(10%—20%作为竖向地震力来计算。程序要求输入“竖向地震作用比例”系数。2.1.3 楼板修改
楼板修改包括板厚、洞口和柱帽的修改三部分的内容。
(1板厚修改
通过这项菜单可按房间修改楼板厚度,若不需修改板厚可不执行本项菜单。
图2-4 修改板厚对话框
点取“修改板厚”菜单后,屏幕弹出参数输入界面,输入有关参数并确认后,程序要求用鼠标逐个指定要修改板厚的房间,并在该房间显示新输入的楼板厚度。按鼠标右键,则重新弹出参数输入界面,点取[取消] 按扭,则退出“板厚修改”操作。
(2洞口输入
程序自动读取在PMCAD输入的洞口信息,但因在PMCAD中无法输入异形房间的洞口,这里作为对PMCAD的补充,可输入异形房间的洞口,若没有补充洞口,可不执行本项菜单。
“洞口输入”的操作方式与PMCAD基本一致。首先要求用鼠标指定需输入洞口的房间,并要求输入该房间的洞口数,然后,屏幕弹出洞口参数输入界面如下:
图2-5 洞口输入
洞口参数包括洞口形状、洞口定位信息和洞口尺寸信息。
洞口形状:目前考虑的洞口有两种,矩形洞口和圆洞;
洞口定位信息有三个参数:矩形洞口左下点(圆洞中心与参考点(红色圆点的相
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9
对距离(DX ,DY 和矩形洞口与参考线(红色线的夹角Angle ; 尺寸信息:矩形洞口的长宽,或圆洞的半径。
对房间内的每个洞口输入上述信息后,就完成了一个房间的洞口输入。为提高洞口输入效率,程序还提供了洞口复制和删除功能。
“洞口复制”操作:洞口复制是按房间进行的,点取“洞口复制”菜单后,程序先要求用鼠标指定原洞口所在的房间,然后,再逐个指定要拷贝洞口的各房间。
“洞口删除”操作:洞口删除也是按房间进行的,用鼠标逐个指定要删除洞口的房间,则该房间的所有洞口全被删除。
(3柱帽输入
若不需布置柱帽,可不执行本项菜单。
柱帽输入操作与洞口输入相似,不同的是柱帽是基于柱逐个输入的。目前程序考虑的柱帽形式有四种:无顶板柱帽、折线顶板柱帽、矩形顶板柱帽1和矩形顶板柱帽2,如图2-6所示。
图2-6 柱帽输入 “柱帽输入”操作:首先要求用鼠标指定需输入柱帽的柱,屏幕弹出柱帽参数输入界面,输入有关参数并确认后,程序以黄颜色线条画出柱帽简图。
“柱帽复制”操作:“柱帽复制”操作与“洞口复制”相似。
“柱帽修改”操作:新版增加的功能,可以指定柱帽进行尺寸查看和修改。
“柱帽删除”操作:“柱帽删除”操作与“洞口删除”相似。
2.1.4 荷载输入
程序自动读取在PMCAD中输入的各种荷载信息,这里作为对PMCAD的补充,可在修改各楼板的恒载、活载及人防荷载。
图2-7 楼面恒荷载输入
图2-8楼面活荷载输入
对于各房间有不同人防荷载的楼板,还可以在此处进行分房间人防荷载的布置,与恒活荷载布置类似。
2.1.5 支座沉降 通过这项菜单可输入恒载和活载作用下柱节点的支座沉降。若没有已知支座沉降,可不执行本项菜单。
支座沉降参数输入界面如下,操作过程可根据屏幕左下角提示区的提示信息进行。
图2-9 支座沉降
2.1.6 约束输入
通过这项菜单可输入楼板边界的人为约束。若不输入楼板边界的约束,可不执行本项
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菜单,这时程序按结构柱、梁、墙和楼板之间的自然约束计算。
目前版本的程序考虑的楼板边界人为约束有简支边和嵌固边。操作过程可根据屏幕左下角提示区的提示信息进行。
图2-10 约束输入
2.1.7 预应力筋
这一部分的主要功能是完成预应力筋的布置,并生成预应力等效荷载的数据文件。具体内容见第四章。
2.1.8 生成数据
这是前处理部分的核心,其功能是综合PMCAD交互输入的几何信息、荷载信息,以及上述补充输入的有关信息,进行楼板单元划分,并生成楼板有限元分析数据。
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图2-11 生成数据
如图2-11所示,其子菜单包括:计算区域、布筋方向、单元划分、生成数据。
(1计算区域
本程序可计算结构某一层的楼板,也可灵活地分析某一局部的楼板(一个房间,或几个房间,点取这项菜单后,程序要求用鼠标逐个(或以窗口方式指定要计算的房间。程序在已选取的房间内显示一白色圆环,圆内有一带箭头的短线,短线上方的数字为该房间的房间号,短线下的数字为板厚(单位为mm,箭头方向为该房间楼板的隐含布筋方向。
“计算区域”定义采用的是开关方式,定义和删除都通过同一菜单完成,第一次点取为定义,第二次点取为删除。
(2布筋方向 在定义计算区域时程序自动给出隐含的布筋方向。“布筋方向”的作用有两个:一是在单元划分的单元形状优化过程中,考虑布筋方向约束条件,使尽可能多的单元边界平行(或垂直于布筋方向,以利于预应力等效荷载的导算;二是在配筋计算时按平行(或垂直于布筋方向计算板的钢筋。
修改“布筋方向”操作:点取“布筋方向”菜单后,程序要求先用鼠标点取平行该方向的梁或墙,计算出其方向,然后,再用鼠标逐个指定修改布筋方向的房间,则该房间的带箭头短线相应改变。
(3单元划分
这项菜单的作用只是让用户随时观察单元划分情况,若不想观察单元划分情况,可不执行本项菜单。
点取“单元划分”后,程序以红色线条画出单元划分线。对于截面较大的柱,程序将其作为刚域,柱截面范围内不显示单元划分线;对于柱帽,程序将其折算为一定厚度的楼
板,作为一种特殊单元处理,柱帽折算范围内也不显示单元划分线。相对一个单元面积而
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言,若柱截面或折算后的柱帽面积较小,则在单元划分过程中忽略该柱或柱帽刚度的影响。
(4生成数据
此步必须执行。将在这里完成PMCAD交互输入的几何信息、荷载信息、上述修改信息等的存贮,进行楼板单元划分,并生成名为的楼板有限元分析数据。 对于预应力板,这一步还完成了预应力等效荷载(长期有效预应力和相应的有限元等效节点力的计算。在计算结束后,用户可以通过调整“显示参数”来查看等效节点力的计算结果。
2.2 有限元分析计算
SlabCAD分析计算模块的主要功能是板的位移、内力分析和配筋计算。其交互界面如下:
图2-12 SlabCAD的分析计算
其中共有六个参数,其含义如下:
1板钢筋强度fy(单位N/mm2;
2板顶保护层厚度(单位mm;
3板底保护层厚度(单位mm;
4板顶设计弯矩调整系数 通过此参数可在一定成度上考虑板负弯矩区因形成塑性线而导致的内力重分布,该参数的作用类似于梁端负弯矩的调幅系数,其具体取值由设计人员斟酌确定。注意此参数只对负弯矩作了调整,没有相应地调整正弯矩。
5板底设计弯矩放大系数
6通过此参数可对板的正弯矩作适当调整,尤其在调整了负弯矩时,要相应地给出
板底设计弯矩放大系数;
7结构整体作用与约束的考虑
8该参数分三种情况:
①不考虑结构的整体作用与约束,仅按分层脱离体计算;
②考虑结构的整体作用,接SATWE空间分析的内力;
③考虑结构的整体作用与约束,接SATWE空间分析的内力和位移。
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9这里截取的层模型中包括本层的楼板、梁、柱、墙和上层的柱、墙,其中本层梁、
柱、墙对楼板的约束作用通过其单元刚度在总刚度矩阵中直接反映出来,上层柱、墙对楼板的约束作用通过SATWE分析的柱、墙底内力和节点位移间接反映出来。
若仅分析恒活荷载作用,可选①或②,若考虑水平力(风和地震作用,则应选
③。从理论上讲,选项③的精度最高,相应的层模型与结构的工程实际最接近。 确定上述参数后,程序开始板位移、内力和配筋计算,生成几个后缀为.SLB 的二进制文件和名为的文本文件。
2.3 后处理
SlabCAD后处理的主要功能是以图形方式显示计算结果,便于设计人员更全面、深入地了解楼板的位移、内力、配筋计算结果,以及板的冲切验算结果。SlabCAD后处理菜单如下图所示。下面介绍各项菜单的功能和操作方法:
图2-13 SlabCAD的后处理界面及菜单
2.3.1 荷载工况
通过此项菜单来确定将显示的是哪一作用工况(或组合作用下板的挠度和内力。本项菜单的子菜单随计算的荷载工况数而变,没计算的荷载工况在子菜单中不显示。选“组合作用”时,设计人员可交互修改各荷载的组合系数,修改界面如下: 14
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图2-14 荷载组合系数对话框
2.3.2 板挠度
通过这项菜单可以以多种方式显示板的挠度和内力,包括标注极值、标注点值、填充显示、绘等值线、绘剖面线。板挠度的单位为mm ,弯矩的单位为kN.m ,含义为每沿米的弯矩。其各项子菜单的功能如下:
① 标注极值
通过此项菜单可显示每个房间内板的挠度或内力的最大、最小值。
② 标注点值
通过此项菜单可显示每个房间内板的各节点的挠度或内力值。
③ 填充显示 通过此项菜单可以以彩色填充方式显示板的挠度或内力图。点取这项菜单后,程序要求输入每个单元的填充块数N ,其含义是每个小单元分N 个不同颜色的色块。N 值越大,填充效果越好,但速度越慢。一般来说,可取N=9、16或25。
④ 绘等值线
通过此项菜单可以以等值线方式显示板的挠度或内力图。其交互界面如下:
图2-15 等值线显示挠度图
图2-16 等值线的设置对话框
⑤绘剖面线
通过此项菜单可绘出各剖面上板的挠度或内力变化曲线图。点取这项菜单后,程序要求用鼠标指定剖面的起止点,然后,屏幕上显示出相应的曲线。
图2-17 绘剖面线
⑥剖面比例
这是“绘剖面线”的辅助菜单,可改变剖面曲线的相对高度,以便于观察。程序隐含的剖面比例为1000,比例值越大,相应的曲线极大、极小值之间的距离越大。
⑦改变字高
通过此项菜单可改变图面上数字的大小。
⑧清理图面
上述各项菜单功能可以在同一张图上显示,各种显示方式叠加,通过此项菜单可将图面上显示的内容清掉。
⑨保存文件 通过此项菜单可以将图面上显示的内容保存到一个文件中。
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2.3.3 板弯矩Mx、My
与板挠度相同,通过这两项菜单可以显示板的X方向、Y方向弯矩值,它也同样包括标注极值、标注点值、填充显示、绘等值线、绘剖面线各项的功能均与板挠度相同。(弯矩的单位为kN﹡m/m。
2.3.4 板配筋和设计控制内力
板的配筋分板底X向钢筋、板底Y向钢筋、板顶X向钢筋和板顶Y向钢筋。其中对于每块板(每个房间的一块楼板来说,平行于“布筋方向”为其X向,垂直于“布筋方向”为其Y向。板的设计控制内力为对应于板底X向钢筋、板底Y向钢筋、板顶X向钢筋和板顶Y向钢筋的设计弯矩。图形显示方式与板挠度、板内力相同,板配筋的单位为cm2,板设计弯矩的单位为kN.m。
注意:目前的程序对超筋部位未作提示。
2.3.5 预应力板
用户可以通过该项菜单的操作完成拉应力、平均预压应力和挠度的验算。预应力板的验算对话框如下:
图2-18 预应力混凝土板验算对话框
X和Y向是指整体坐标的X和Y方向。另外,应当注意,当进行“板面或板底主拉应力”验算时,软件目前只能显示主拉应力值,其方向未加显示,每点的主拉应力方向可能各不相同。
当进行拉应力和挠度验算时,用户可以根据实际情况进行荷载组合,荷载组合的对话框如下:
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图2-19 设置预应力的荷载组合系数
程序默认混凝土抗裂设计等级为2级,即在荷载效应的标准组合下,拉应力限值为tk f ,荷载效应的准永久组合下,控制不出现拉应力。平均预压应力值为 3.5Mpa ,挠度限制为0mm ,另外。根据GBJ50010-2011的要求,取消了旧规范中的受拉区混凝土塑性影响系数的影响。程序默认的荷载组合值分别为:
(1 荷载效应的标准组合下拉应力验算:1.0恒+1.0活+1.0预;
(2 荷载效应的准永久组合下拉应力验算:1.0恒+活荷载准永久系数×活+1.0预;
(3 平均预压应力: 1.0预;
(4 挠度:1.0恒+1.0活+1.0预;
然后将进入分析结果的显示界面。
图2-20 等值线图 该显示界面内各项菜单的操作如上所述。 当选择“标注点值”菜单时,用户可以通过点值的颜色查看验算结果:当计算的结果大于用户的输入的限值时,结果以红色显示,否则以黄色或者灰色显示。
2.3.6 计算结果文本文件
计算结果的文本输出文件名为。该文件由四部分组成,分别为:
(1板的原始计算文件,包括几何信息,荷载信息,以及单元划分信息等
(略
(2各作用工况下每块板每个节点的分析结果
JD,Load,Disp Z,Moment Mx,Moment My,其中:
JD ——为每块板局部编码的节点号;
Load ——括号内的数字为荷载工况号;
Disp Z ——为相应荷载工况下的挠度,单位mm;
Moment Mx——为相应荷载工况下平行于“布筋方向”的弯矩,单位kN.m;
Moment My——为相应荷载工况下垂直于“布筋方向”的弯矩,单位kN.m;
(3板冲切验算结果
iColm,Kind,X_col,Y_col
Ni,(i=1,nLoad B,H,U,T,D,F
Ratio,Slab_Strength,Slab_Force,Um1,Um2,其中:
iColm ,X_col,Y_col——为柱号和柱的X、Y坐标;
Ni ——为柱在各工况下的轴力; nLoad ——荷载工况数;
Kind,B,H,U,T,D,F——柱或柱帽几何参数;
Slab_Force ——轴力设计值;
Slab_Strength——板冲切抗力;
Ratio ——轴力设计值与板冲切抗力的比值;
Um1 ——板冲切计算外边周长;
Um2 ——板冲切计算内边周长。
(4板配筋计算结果
JD,Asx TOP,Asy TOP,Asx BTM,Asy BTM,
及相应的Rs,M,iCase, 其中:
JD ——为每块板局部编码的节点号;
Asx TOP,Asy TOP ——板顶平行和垂直于“布筋方向”的钢筋面积;
Asx BTM,Asy BTM——板底平行和垂直于“布筋方向”的钢筋面积,
钢筋面积单位为mm2;
Rs,CM,iCase ——为相应的配筋率、设计弯矩和荷载组合号。
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第3章板带交互设计及验算
板带交互设计及验算程序沿用了PKPM系列软件的风格,其主界面如图3-1所示。板带设计的大部分命令在主界面右侧菜单实现。
图3-1 板带设计主界面
3.1 板带前处理
3.1.1 截面划分
在进入【板带交互设计及验算(SlabStrip】程序之前,首先会弹出如图3-2所示的对话框,用户在这里指定板带划分的方式。在这里用户可以指定是采用“按PM输入的等代梁的宽度与位置划分柱上板带”,还是进行“自动划分”,并可以设置自动划分的宽度取值比例。
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图3-2 板带划分方式
选择“读取SATWE结果”复选按钮,程序可以读取SATWE计算的水平内力结果与有限元计算的竖向内力结果组合来进行配筋,同时读取SATWE计算结果的上下层柱子轴力差作为冲切力依据进行冲切验算。
选择“读取上次板带信息及计算结果”可以直接读取上次的截面划分、内力计算结果,如果还执行过“配筋&验算”,程序还将读取配筋及各项验算的结果,而不用每次进来都计算一遍。
3.1.2 参数设置
“参数设置”主要用来控制板带配筋设计以及预应力板带的验算。包括三个部分:一是配筋设计参数,二是应力验算参数,三是计算方法及设计参数。程序中的默认值主要是根据相关规范和规程给出的,大部分情况下用户可以直接采用,同时也可以根据具体工程需求对上述参数进行修改。对话框及相应的默认参数如下所示。
21 图3-3参数设置对话框
“配筋设计参数”:设置非预应力钢筋的设计参数以及分项系数和组合系数,其中“计
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算配筋位置”一项可以设置计算配筋在柱子的边缘还是在柱帽的边缘,程序默认为0,即计算至柱子边缘;如果填1,则截面划分、内力结果、内力包络图以及配筋验算结果都显示至柱帽边缘,如果没有柱帽,则都计算至柱子边缘。
“应力验算参数”和“预应力设计参数”主要是在预应力计算时使用,同时,若选择了考虑侧向约束产生的预应力次轴力,在非预应力配筋计算时也将考虑。初选非预应力筋直径主要用于非预应力板带的裂缝宽度计算。
3.2 板带修改 如前所述,板带的划分可以采用两种方法实现,这对于大部分的工程的划分已经能够满足了,但是对于一些比较复杂的房间楼板,程序自动划分的结果有时就不尽如人意了,这时就需要用户手工进行板带边界调整,如图3-4所示。
图3-4 板带修改
具体的操作步骤是:单击【板带修改】进入板带修改右侧菜单,在右侧菜单中选择要修改的板带的方向,然后单击【边界修改】,这时屏幕下侧提示行提示用光标选择板带,在图形中需要修改的板带内部单击,则弹出图3-4所示的对话框,该对话框显示了板带的编号和上下边界(或左右边界的板带宽度,修改宽度中的数值,确定之后就完成了板带的修改,之后可以连续修改其他板带宽度。需要注意的是:程序并不能自动根据修改的柱上板带宽度调整跨中板带宽度,需要用户同时修改跨中板带宽度。
【取消修改】用于取消所有本层的板带修改,完全重新划分。
3.2 板带计算 板带计算是板带设计程序的核心,它包含截面划分、内力计算、配筋计算及验算等。程序中将这些计算分成“内力计算”和“配筋&验算”两个按钮完成,目的是为了节省重复计算时要多次重复划分截面和计算内力。
3.2.1. 内力计算
“内力计算”中包括板带的截面划分、截面信息获取、读取水平荷载作用下等代梁的SATWE计算结果、根据SlabCAD有限元分析结果积分出竖向荷载作用下的各设计截面内力并进行内力组合、最后输出内力文件等内容。
3.2.2. 配筋&验算
该过程包含板带求包络图,板带配筋,预应力板带的应力验算,长、短期挠度计算,非预应力板带的裂缝宽度、长期挠度验算,板柱节点的冲切验算以及相关的文件输出等,其中如果在图3.2所示菜单中未选择“读取SATWE结果”,则不能完成冲切验算。
程序可以根据板带内是否存在预应力筋分别进行预应力板带及非预应力板带的设计及验算。
需要注意的是,在“配筋&验算”之前,必须先有内力数据。
3.3 板带后处理
3.3.1 板带类型选择
用户选择板带方向和位置,程序提供下图四个组合,如果有斜向的板带,则根据板带与X轴的夹角判断是X向还是Y向,小于45度则判断为X向。在后处理的各项显示中,
3.3.2 截面显示
单击该菜单之后,显示“板带类型”中选择的板带的截面的位置和编号,如图3-5所示,同时菜单中“截面显示”变成“截面隐藏”,再次单击则隐藏截面划分图。
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图3-5 X 向柱上板带截面划分图
3.3.3 内力结果 查看各荷载工况下板带的弯矩和剪力信息,图3-6就是X 向柱上板带在恒载作用下的弯矩图,用户可以通过“内力幅值”和“改变字高”来调整显示的效果。图右侧是该工程实例的工况列表。图中用黄色显示每个板带的最大和最小内力值。
图3-6 X 向柱上板带单工况下的弯矩图
26 3.3.4 内力包络
查看弯矩和剪力的内力包络图。黄色显示每个板带的最大和最小内力值。
图3-7 弯矩包络图
3.3.5 配筋结果
查看各板带的配筋结果。借用SATWE 的梁配筋显示方式,显示各个板带的端部和跨中的上部下部配筋值。其中端部配筋值的对应位置与【参数设置】中的钢筋计算位置相对应。
图3-8 配筋图
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3.3.6 验算结果
程序根据用户所选择的板带类型是否存在预应力板和非预应力板带的情况分别显示
验算结果。
如果所选择的板带类型(如柱上X 向仅存在预应力板带,程序将显示应力(包括预
压应力、长期板顶应力、长期板底应力、短期板顶应力、短期板底应力、挠度(包括长
期挠度、短期挠度和反拱和冲切验算的结果。 如果用户所选板带类型仅存在非预应力板带,则只显示裂缝宽度、长期挠度及冲切验
算结果。
如果用户所选板带类型既存在预应力板带又存在非预应力板带,则显示应力、裂缝宽
度、挠度及冲切验算的所有结果,但预应力板带和非预应力板带将分别显示相应的验算结
果。
对于应力部分,用户点取“文字显示”(程序默认图形显示,将显示各个截面的应力
值,如果超过限制,将用红色显示,这样用户可方便地知道哪些截面应力超限。对于每图
形显示的内容,可以通过执行“曲线调幅”来改变显示效果,此外,在图形的底部图题中
括号内还给出了根据参数设置中的结果计算出来的限值(其中拉为正、压为负。对于裂
缝宽度则直接给出文字显示的结果,超过限值用红色显示。
图3-9 非预应力板带裂缝验算结果图
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图3-10 长期挠度验算结果图
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