建筑结构设计计算软件应用
专题讨论
内容
1,上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计
2,楼板刚度的各种假定及在特殊结构中的应用
3,多塔, 错层及设缩缝结构的设计计算
4,温度应力与支座位移分析
1、上部结构与地下室共同工作
1.1 规范有关规定
1.2 分析模型
1.3 风、地震、恒活荷载作用计算
1.4 地下室抗震设计
1.5 地下室外墙平面外设计
1.6 地下室人防设计
1.1 有地下室结构的特点
? 上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共
同的位移场，相互协调变形；
? 地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
规范有关规定
?,抗震规范, 第 6.1.14条,,高规, 第 5.3.7条
都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位
时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻
上部结构楼层侧向刚度的 2倍。
?,高规, 的, 宣贯培训材料, （ P5-12）建议：
当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规
定时，有条件可增加地下室楼层的侧向刚度，
或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的
部位。
地下室侧向刚度比计算
?,高规, 的, 宣贯培训材料, （ P5-12）建议：
? 方法 1：按, 抗震规范, 的楼层剪力与层间位
移比计算
? 方法 1：按, 高规, 附录 E的剪切刚度比计算
?,抗震规范, 第 6.1.14条文说明 中建议：
? 当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切
刚度比估算。
1.2 分析模型
? 简化的分离模型：
? 将上部结构与地下室分裂开，分别设计计算
? 共同工作分析
? 将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共
同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下
室外回填土对结构的约束作用。
? 方法 1,嵌固地下室的水平位移
? 方法 2：对地下室部分施加弹簧约束
分析模型
? 共同工作分析
?通过对地下室部
分施加弹簧约束，
考虑 地下室外的
回填土对结构有
一定的约束作用。
1.3 风、地震、恒活荷载作用计算
?风荷载计算
?地下室部分的基本风压为零；
?在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下
室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变
化系数的起算点；
?结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）
受 地下室外的回填土约束。
地震作用计算
?结构在地震作用下的反应（周期、振型、
位移、内力）受 地下室外的回填土约束；
?由地下室质量产生的地震力，主要被室
外的回填土吸收；
?在计算结构的, 最小剪重比, 时，不考
虑地下室部分。
恒活荷载作用计算
? 地下室部分竖向构件的轴向变形和转动会导致
上部结构恒活作用内力的重分布。
? 对于一般规则结构，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用影响很小。
? 对于不规则结构，地下室外的回填土约束对 竖
向荷载作用有一定影响，在计算中由程序自动
反映这一特点。
1.4 地下室抗震设计
?地下室的抗震等级 （ 抗震规范第 6.1.3条）
?当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地
下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一
层一下的抗震等级可根据具体情况采用三级或
更低等级。地下室无上部结构的部分，可可根
据具体情况采用三级或更低等级。
地下室抗震设计
? 构造要求 （ 抗震规范第 6.1.14条）
?地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要
求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的
1.1倍。
?地上一层框架结构柱和抗震墙墙底截面的设计弯矩值
应符合 6.2.3,6.2.6,6.2.7条规定。
?位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承
载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。
地下室抗震设计
?有关调整
? 底层柱墙内力的调整（在０,０标高处）
? 框支柱的地震力调整
? 剪力墙底部加强区
1.5 地下室外墙平面外设计
?恒活荷载作用
?结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩
?面外土、水侧作用
?按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩
?配筋设计
?按压弯构件进行配筋计算
1.6 地下室人防设计
? 人防荷载计算的输入参数
? 地下室层数与人防地下室层数
? 考虑了哪些构件的人防设计
? 人防作用效应分析模型
? 人防作用效应组合
? 地下室外墙的平面外设计
? 地下室构件的人防设计
? 部分地下室人防设计；
? 门框墙；
? 地下室顶板的配筋计算在 SLABCAD中；
? 地下室底板配筋计算；
? 传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。
暂未考虑的因素
2、楼板在结构整体分析中的考虑
2.1 楼板刚度的特点
2.2 刚性楼板假定
2.3 弹性楼板 6
2.4 弹性楼板 3
2.5 弹性膜
2.6 板柱结构
2.7 空旷结构
2.8 楼板开大洞
2.1 有关规定
?, 抗震规范, 第 3.4.3条第 1款的第 2项规定，
凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合
楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面
不对称时，尚应计及扭转影响。
?, 高规, 第 4.3.6条规定，当楼板平面比较长、
有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，
应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。
有关规定
?, 高规, 第 5.1.5条也规定：进行高层建筑 内
力与位移计算 时，可假定楼板在其自身平面内
为无限刚性，相应地应采取必要措施保证楼板
平面内的整体刚地。当楼板会产生明显的面内
变形时，计算时 应考虑楼板的面内变形 或对采
用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果
进行适当调整。
楼板刚度的特点
? 楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成
?面内刚度 ——膜剪切单元
?面外刚度 ——板弯曲单元
? 对楼板的假定
?刚性楼板假定
?弹性楼板 6
?弹性楼板 3
?弹性膜
2.2 刚性楼板假定
? 刚性楼板假定
?面内刚度无限大，面外刚度为零
? 适用范围
?楼板不特殊的绝大多数工程
? 梁刚度放大
?变相地考虑楼板的 面外刚度
2.3 弹性楼板 6
? 弹性楼板 6
?考虑楼板的面内刚度和面外刚度
?采用壳单元
? 适用范围
?所有工程
? 缺点
?计算量大，影响梁配筋结果
2.4 弹性楼板 3
? 弹性楼板 3
?面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度
?采用板弯曲单元
? 适用范围
?面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构
2.5 弹性膜
? 弹性膜
?考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零
?采用膜剪切单元
? 适用情况
?要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构
2.6 板柱结构
? 等代梁法
?等代梁截面定义：等代框架方向
板跨 3/4，及垂直方向板跨 1/2
? 弹性楼板
?虚梁布置
?楼板假定
2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构
? 不与楼板相连的构件特性的考虑
? 楼板刚度的合理考虑
2.8 楼板开大洞
G35
? 弹性楼板或板带定义
3、多塔、有缝结构及错层
3.1 多塔结构
3.2 有, 缝, 结构
3.3 错层结构
3.4 顶部 小塔楼
3.1 多塔结构
? 多塔建筑的特点
? 多塔结构抗震设计
? 多塔结构的计算模型
? 多塔结构定义
? 应注意的问题
3.1.1 多塔结构的特点
?,塔, 和, 刚性楼板, 的区别
?对于多塔建筑，其每个塔都有独立的迎风面
和独立的变形；
?每块, 刚性楼板, 有独立的变形，但不一定
有独立的迎风面。
?,塔, 和, 刚性板, 之间不存在一一对应关
系，一个塔中可以有多块刚性板，也可以没
有刚性板（没有楼板或定义成弹性楼板）。
3.1.2 多塔结构抗震设计
? 多塔楼结构的平立面布置
? 底盘屋面楼板抗震设计构造
? 多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与
裙房连接体相连的外围柱、剪力墙的抗震设
计构造
? 裙房的抗震等级
3.1.3 多塔结构的计算模型
? 周期比控制计算模型
? 位移比控制计算模型
? 构件内力计算模型
,抗震规范, 第 3.4.3条第 1款的第 2项规定，凸凹不
规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内
实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时，尚应
计及扭转影响。
,高规, 第 4.3.6条规定，当楼板平面比较长、有较
大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计
中考虑楼板削弱产生的不利影响。
3.1.4 多塔结构定义
? 多塔结构需用户以围区方式定义；
? 刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户交
互操作；
? 建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高度
排列。
3.1.5 采用整体模型应注意的问题
? 如果没给出多塔定义会怎样？
? 定义了多塔又会怎样？
3.2 有, 缝, 结构
? 结构缝的定义
? 有缝结构的特点
? 有缝结构的计算模型
3.2.1 考虑的缝的范围
? 伸缩缝：, 混凝土结构设计规范, 9.1.1条，
规定了排架结构，框架结构、剪力墙结构等的
伸缩缝的最大间距。
? 沉降缝：, 地基基础设计规范, 规定了沉降缝
的设置要求。
? 防震缝：, 抗震设计规范, 6.1.4条，规定了
防震缝设置要求。
3.2.2 有缝结构的特点
? 仅就上部结构而言,, 缝, 将结构划分成几个
较为规则的抗侧力结构单元, 各结构单元之间
完全分开 。 所以, 各结构单元有独立的变形,
若忽略基础变形的影响, 各单元之间相对独立 。
这一点与多塔楼结构不同, 多塔楼结构的各塔
通过底盘相互发生影响 。
? 由于缝的宽度不是很大，在风荷载作用下，各
结构单元的迎风面与多塔楼的迎风面不同，缝
隙面不是迎风面。
3.2.3 有缝结构的计算模型
? 离散模型
除与风荷载有关的计算结果外, 其它所有结果都是对
的 。 需要注意的是在计算风荷载作用时, 程序把缝所在
的面也作为迎风面, 该方向的风荷载计算值偏大 。
? 整体模型
在采用整体模型时, 要把每个结构单元定义成多塔楼,
程序采用多塔楼结构计算模型进行设计计算 。 此时, 要
注意的有两点：一是计算振型数要取得足够多, 使整个
结构系统的有效质量系数在 90%以上, 二是风荷载略偏
大,
3.3 错层结构
? 错层结构的特点
? 计算模型
? 模型输入
? 错层信息生成
? 越层柱的计算长度系数
? 错层结构的层刚度比计算
? 抗震设计的有关规定
3.3.1 错层结构的特点
? 错层结构的突出特点是在同一楼层平面内，部
分区域有楼板，部分区域没楼板，在没有楼板
的区域内，有些竖向构件（柱、墙）可能与梁
连接，也可能是越层构件。在该区域内构件的
内力和位移与楼板无关。
3.3.2 计算 模型
? 当错层高度不大于框架梁的截面高度时，一般
可以近似地忽略错层因素影响，可以归并为同
一楼层参加结构计算，这一楼层的标高可近似
取两部分楼面标高的平均值；
? 当错层高度大于框架梁的截面高度时，各部分
楼板应作为独立楼层参加整体计算，不宜归并
为一层，此时每一个错层部分都应视为独立楼
层。
3.3.3 模型输入
? 框架错层结构
? 剪力墙错层结构
? 多塔错层
3.3.4 错层信息生成
? 软件自动将错层构件在楼层平面内的节点设为
独立的弹性节点，不受楼板计算假定限制，因
而能更真实地反应结构的实际受力状态。
? 对于错层结构，程序判断柱和墙是否越层的原
则是：既不和梁相连，又不和楼板相连。程序
自动按上述原则搜索出越层信息，无需用户交
互操作。
3.3.5 越层柱的计算长度系数
? 在错层结构设计计算中，越层柱的计算长度系
数计算应受到足够重视。
? 有些柱两个方向的计算长度不同，而且程序应
有越层柱搜索功能，计算结果应确保在越层范
围内越层柱每个截面的计算长度相同。
3.3.6 错层结构的层刚度比计算
? 因为在 PM中输入的计算层与真实结构的层不一
定一致,软件输出的层刚度不参考价值不大,需
设计人员注意,
3.3.7 错层结构 抗震设计的有关规定
? 第 10.4.4条规定，错层处框加柱的截面高度不
应小于 600mm，混凝土强度等级不应低于 C30，
抗震等级应提高一级采用，箍筋应全柱段加密。
? 第 10.4.5条规定，错层处平面外受力的剪力墙，
其截面厚度，非抗震设计时不应小于 200mm，
抗震设计时不应小于 205mm，并均应设置与之
垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级应提高一级采
用。错层混凝土强度等级不应低于 C30，水平
和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应
低于 0.3%，抗震设计时不应低于 0.5%。
3.4 顶部 小塔楼
?, 抗震设计规范, 5.2.4条，
?采用基底剪力法时，突出屋面部分的地震作
用效应宜乘以增大系数 3；
?采用振型分解法时，突出屋面部分每层可作
为一个质点，并取足够的计算振型。
4,温度、支座位移和弹簧刚度
4.1 温度作用的特点
4.2 有关规定
4.3 程序实现
4.4 最不利温差的确定
4.5 计算温差的确定
4.6 温度作用效应组合
4.7 支座位移
4.8 弹簧刚度
4.1 温度作用的特点
? 高层建筑结构不仅平面尺寸大，而且竖向的高度
也很大，其竖向构件截面尺寸较大，温度变化和
混凝土收缩不仅会产生较大的水平方向的变形和
内力，而且也会产生竖向的变形和内力。
? 根据有关资料统计，工程实践中结构物的裂缝原
因属于由变形作用（温度、收缩、不均匀沉降）
引起的约占 80%以上，属于由荷载引起的约占 20%
左右，可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的
影响是很重要的，不容忽视。
? 高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人
员的重视。
4.2 有关规定
?, 高规, 宣讲培训材料（ P4-17）,高层钢筋混
凝土结构一般不计算由于温度、收缩而产生的内
力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参
数等都难以准确确定；另一方面混凝土又不是弹
性材料，它既有塑性变形，还有徐变和应力松弛，
实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。
? 广州白云宾馆（ 33层、高 112m、长 70m）的温度
应力计算结果表明，温度 -收缩应力计算值过大，
难以作为设计依据。
? 曾经计算过温度 -收缩应力的其它建筑也遇到类
似的情况。
有关规定
? 但由于种种原因，诸如高层建筑各处的温度场、
混凝土收缩、徐变等随时间变化的变量因素还
难以直接采用数值准确量化，混凝土收缩、徐
变的弹塑性特征使分析处理复杂，所以一般很
难准确地计算结构的温度－收缩应力，并且作
为设计的依据。因此，高规不要求直接计算非
荷载作用，而强调由构造措施来解决。
?, 高规, 宣讲培训材料（ P4-17）：
钢筋混凝土高层建筑结构的温度 -收缩问题，主
要由构造措施来解决。
4.3 程序实现
? 程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹
簧支座的功能。
? 设计人员可以通过给定温差或基础支座沉降值来
计算结构的温度和基础支座沉降产生的效应。从
而能较正确地估计温度、基础支座沉降的影响，
有助于设计人员采取相应对策与措施。
温度应力计算情况
高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况：
? 施工阶段
当主体结构完成后, 未作内外装修和围护结构,
结构处于通透状态时的温差造成的内力 。
? 正常使用阶段 1
外墙围护结构已施工, 室内处于自然通风状态时
的温差造成的内力 。
? 正常使用阶段 2
外墙围护结构已施工, 室内空调恒温状态时的温
差造成的内力 。
对温度作用的简化
? 温度变作用表现为：
（ 1） 构件内外表面温差造成的弯曲；
（ 2） 构件内外表面温差的平均值比构件初始温
度高 （ 低 ） 时造成的伸长 （ 缩短 ） 。
? 程序仅考虑了平均温差造成的伸缩作用, 而忽
略了内外表面温差造成的弯曲作用 。
4.4 最不利温差的确定
? 樊小卿在, 温度作用与结构设计, 一书中建议：
室外空气温度夏季取 30年一遇最高日平均温度,
冬季取 30年一遇最低日平均温度 。
使用阶段室内空气温度夏季取空调设计温度,
冬季取采暖设计温度 。
? 初始温度取结构成型时的环境空气温度 。
4.5 计算温差的确定
? 对于钢结构, 最不利温差和计算温差是一致的 。
? 对于钢筋混凝土结构, 最不利温差与计算温差不
同, 其差异在于钢筋混凝土结构的特点：收缩,
徐变以及裂缝 。
? 王铁梦在, 工程结构裂缝控制, 一书中建议：
(1) 温度应力只按弹性计算太保守, 造成材料浪费 。
(2) 由于结构遭受的年温差及收缩都是在相当长的
时段变化中进行的, 必须考虑徐变引起应力松
弛, 从而大幅度降低弹性应力 。
钢筋混凝土结构的收缩影响
? 混凝土收缩可以用收缩当量温差来表示 。 收缩值换
算为当量温差, 永远是负值, 应力为拉应力 。
? 收缩当量温差与最不利温差叠加计算 。
? 混凝土结构的降温与收缩同时考虑时, 混凝土结构
将承受互相叠加的拉应力, 作用效应增大 。 而当升
温与收缩同时考虑时, 则两者作用效应会互相抵消,
作用效应减小 。
钢筋混凝土结构的徐变影响
? 简单的做法是将实际温差乘以应力松弛系数, 作
为计算温差 。
? 根据温差变化过程速度快缓慢程度不同, 应力松
弛系数可取值为 0.3～ 0.5。
? 温差变化过程速度快, 应力松弛系数大, 反之则
小 。
4.6 温度作用效应的组合
? 温度作用是一种特殊的活荷载；
? 目前的荷载规范未给出其分项系数和组合系数；
? 在实际应用中也没有统一的说法 。
4.7 支座位移
? 位移输入
可能的或允许的支座位移
不是基础设计中控制的不均匀沉降或
地基最终沉降 。
? 支座位移产生的作用效应
作为恒载作用效应的一部分处理
4.8 弹簧刚度
? 弹簧刚度输入
? 最终效果是影响结构的整体刚度
专题讨论
内容
1,上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计
2,楼板刚度的各种假定及在特殊结构中的应用
3,多塔, 错层及设缩缝结构的设计计算
4,温度应力与支座位移分析
1、上部结构与地下室共同工作
1.1 规范有关规定
1.2 分析模型
1.3 风、地震、恒活荷载作用计算
1.4 地下室抗震设计
1.5 地下室外墙平面外设计
1.6 地下室人防设计
1.1 有地下室结构的特点
? 上部结构与地下室组成一个承力体系，具有共
同的位移场，相互协调变形；
? 地下室外的回填土对结构有一定的约束作用。
规范有关规定
?,抗震规范, 第 6.1.14条,,高规, 第 5.3.7条
都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位
时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻
上部结构楼层侧向刚度的 2倍。
?,高规, 的, 宣贯培训材料, （ P5-12）建议：
当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比规
定时，有条件可增加地下室楼层的侧向刚度，
或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的
部位。
地下室侧向刚度比计算
?,高规, 的, 宣贯培训材料, （ P5-12）建议：
? 方法 1：按, 抗震规范, 的楼层剪力与层间位
移比计算
? 方法 1：按, 高规, 附录 E的剪切刚度比计算
?,抗震规范, 第 6.1.14条文说明 中建议：
? 当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切
刚度比估算。
1.2 分析模型
? 简化的分离模型：
? 将上部结构与地下室分裂开，分别设计计算
? 共同工作分析
? 将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共
同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下
室外回填土对结构的约束作用。
? 方法 1,嵌固地下室的水平位移
? 方法 2：对地下室部分施加弹簧约束
分析模型
? 共同工作分析
?通过对地下室部
分施加弹簧约束，
考虑 地下室外的
回填土对结构有
一定的约束作用。
1.3 风、地震、恒活荷载作用计算
?风荷载计算
?地下室部分的基本风压为零；
?在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下
室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变
化系数的起算点；
?结构在风荷载作用下的反应（位移、内力）
受 地下室外的回填土约束。
地震作用计算
?结构在地震作用下的反应（周期、振型、
位移、内力）受 地下室外的回填土约束；
?由地下室质量产生的地震力，主要被室
外的回填土吸收；
?在计算结构的, 最小剪重比, 时，不考
虑地下室部分。
恒活荷载作用计算
? 地下室部分竖向构件的轴向变形和转动会导致
上部结构恒活作用内力的重分布。
? 对于一般规则结构，地下室外的回填土约束对
竖向荷载作用影响很小。
? 对于不规则结构，地下室外的回填土约束对 竖
向荷载作用有一定影响，在计算中由程序自动
反映这一特点。
1.4 地下室抗震设计
?地下室的抗震等级 （ 抗震规范第 6.1.3条）
?当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地
下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一
层一下的抗震等级可根据具体情况采用三级或
更低等级。地下室无上部结构的部分，可可根
据具体情况采用三级或更低等级。
地下室抗震设计
? 构造要求 （ 抗震规范第 6.1.14条）
?地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要
求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的
1.1倍。
?地上一层框架结构柱和抗震墙墙底截面的设计弯矩值
应符合 6.2.3,6.2.6,6.2.7条规定。
?位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承
载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。
地下室抗震设计
?有关调整
? 底层柱墙内力的调整（在０,０标高处）
? 框支柱的地震力调整
? 剪力墙底部加强区
1.5 地下室外墙平面外设计
?恒活荷载作用
?结构整体分析得到的恒活荷载的轴力、弯矩
?面外土、水侧作用
?按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩
?配筋设计
?按压弯构件进行配筋计算
1.6 地下室人防设计
? 人防荷载计算的输入参数
? 地下室层数与人防地下室层数
? 考虑了哪些构件的人防设计
? 人防作用效应分析模型
? 人防作用效应组合
? 地下室外墙的平面外设计
? 地下室构件的人防设计
? 部分地下室人防设计；
? 门框墙；
? 地下室顶板的配筋计算在 SLABCAD中；
? 地下室底板配筋计算；
? 传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。
暂未考虑的因素
2、楼板在结构整体分析中的考虑
2.1 楼板刚度的特点
2.2 刚性楼板假定
2.3 弹性楼板 6
2.4 弹性楼板 3
2.5 弹性膜
2.6 板柱结构
2.7 空旷结构
2.8 楼板开大洞
2.1 有关规定
?, 抗震规范, 第 3.4.3条第 1款的第 2项规定，
凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合
楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面
不对称时，尚应计及扭转影响。
?, 高规, 第 4.3.6条规定，当楼板平面比较长、
有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，
应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。
有关规定
?, 高规, 第 5.1.5条也规定：进行高层建筑 内
力与位移计算 时，可假定楼板在其自身平面内
为无限刚性，相应地应采取必要措施保证楼板
平面内的整体刚地。当楼板会产生明显的面内
变形时，计算时 应考虑楼板的面内变形 或对采
用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果
进行适当调整。
楼板刚度的特点
? 楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成
?面内刚度 ——膜剪切单元
?面外刚度 ——板弯曲单元
? 对楼板的假定
?刚性楼板假定
?弹性楼板 6
?弹性楼板 3
?弹性膜
2.2 刚性楼板假定
? 刚性楼板假定
?面内刚度无限大，面外刚度为零
? 适用范围
?楼板不特殊的绝大多数工程
? 梁刚度放大
?变相地考虑楼板的 面外刚度
2.3 弹性楼板 6
? 弹性楼板 6
?考虑楼板的面内刚度和面外刚度
?采用壳单元
? 适用范围
?所有工程
? 缺点
?计算量大，影响梁配筋结果
2.4 弹性楼板 3
? 弹性楼板 3
?面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度
?采用板弯曲单元
? 适用范围
?面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结构
2.5 弹性膜
? 弹性膜
?考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零
?采用膜剪切单元
? 适用情况
?要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结构
2.6 板柱结构
? 等代梁法
?等代梁截面定义：等代框架方向
板跨 3/4，及垂直方向板跨 1/2
? 弹性楼板
?虚梁布置
?楼板假定
2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构
? 不与楼板相连的构件特性的考虑
? 楼板刚度的合理考虑
2.8 楼板开大洞
G35
? 弹性楼板或板带定义
3、多塔、有缝结构及错层
3.1 多塔结构
3.2 有, 缝, 结构
3.3 错层结构
3.4 顶部 小塔楼
3.1 多塔结构
? 多塔建筑的特点
? 多塔结构抗震设计
? 多塔结构的计算模型
? 多塔结构定义
? 应注意的问题
3.1.1 多塔结构的特点
?,塔, 和, 刚性楼板, 的区别
?对于多塔建筑，其每个塔都有独立的迎风面
和独立的变形；
?每块, 刚性楼板, 有独立的变形，但不一定
有独立的迎风面。
?,塔, 和, 刚性板, 之间不存在一一对应关
系，一个塔中可以有多块刚性板，也可以没
有刚性板（没有楼板或定义成弹性楼板）。
3.1.2 多塔结构抗震设计
? 多塔楼结构的平立面布置
? 底盘屋面楼板抗震设计构造
? 多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与
裙房连接体相连的外围柱、剪力墙的抗震设
计构造
? 裙房的抗震等级
3.1.3 多塔结构的计算模型
? 周期比控制计算模型
? 位移比控制计算模型
? 构件内力计算模型
,抗震规范, 第 3.4.3条第 1款的第 2项规定，凸凹不
规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内
实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时，尚应
计及扭转影响。
,高规, 第 4.3.6条规定，当楼板平面比较长、有较
大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计
中考虑楼板削弱产生的不利影响。
3.1.4 多塔结构定义
? 多塔结构需用户以围区方式定义；
? 刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户交
互操作；
? 建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高度
排列。
3.1.5 采用整体模型应注意的问题
? 如果没给出多塔定义会怎样？
? 定义了多塔又会怎样？
3.2 有, 缝, 结构
? 结构缝的定义
? 有缝结构的特点
? 有缝结构的计算模型
3.2.1 考虑的缝的范围
? 伸缩缝：, 混凝土结构设计规范, 9.1.1条，
规定了排架结构，框架结构、剪力墙结构等的
伸缩缝的最大间距。
? 沉降缝：, 地基基础设计规范, 规定了沉降缝
的设置要求。
? 防震缝：, 抗震设计规范, 6.1.4条，规定了
防震缝设置要求。
3.2.2 有缝结构的特点
? 仅就上部结构而言,, 缝, 将结构划分成几个
较为规则的抗侧力结构单元, 各结构单元之间
完全分开 。 所以, 各结构单元有独立的变形,
若忽略基础变形的影响, 各单元之间相对独立 。
这一点与多塔楼结构不同, 多塔楼结构的各塔
通过底盘相互发生影响 。
? 由于缝的宽度不是很大，在风荷载作用下，各
结构单元的迎风面与多塔楼的迎风面不同，缝
隙面不是迎风面。
3.2.3 有缝结构的计算模型
? 离散模型
除与风荷载有关的计算结果外, 其它所有结果都是对
的 。 需要注意的是在计算风荷载作用时, 程序把缝所在
的面也作为迎风面, 该方向的风荷载计算值偏大 。
? 整体模型
在采用整体模型时, 要把每个结构单元定义成多塔楼,
程序采用多塔楼结构计算模型进行设计计算 。 此时, 要
注意的有两点：一是计算振型数要取得足够多, 使整个
结构系统的有效质量系数在 90%以上, 二是风荷载略偏
大,
3.3 错层结构
? 错层结构的特点
? 计算模型
? 模型输入
? 错层信息生成
? 越层柱的计算长度系数
? 错层结构的层刚度比计算
? 抗震设计的有关规定
3.3.1 错层结构的特点
? 错层结构的突出特点是在同一楼层平面内，部
分区域有楼板，部分区域没楼板，在没有楼板
的区域内，有些竖向构件（柱、墙）可能与梁
连接，也可能是越层构件。在该区域内构件的
内力和位移与楼板无关。
3.3.2 计算 模型
? 当错层高度不大于框架梁的截面高度时，一般
可以近似地忽略错层因素影响，可以归并为同
一楼层参加结构计算，这一楼层的标高可近似
取两部分楼面标高的平均值；
? 当错层高度大于框架梁的截面高度时，各部分
楼板应作为独立楼层参加整体计算，不宜归并
为一层，此时每一个错层部分都应视为独立楼
层。
3.3.3 模型输入
? 框架错层结构
? 剪力墙错层结构
? 多塔错层
3.3.4 错层信息生成
? 软件自动将错层构件在楼层平面内的节点设为
独立的弹性节点，不受楼板计算假定限制，因
而能更真实地反应结构的实际受力状态。
? 对于错层结构，程序判断柱和墙是否越层的原
则是：既不和梁相连，又不和楼板相连。程序
自动按上述原则搜索出越层信息，无需用户交
互操作。
3.3.5 越层柱的计算长度系数
? 在错层结构设计计算中，越层柱的计算长度系
数计算应受到足够重视。
? 有些柱两个方向的计算长度不同，而且程序应
有越层柱搜索功能，计算结果应确保在越层范
围内越层柱每个截面的计算长度相同。
3.3.6 错层结构的层刚度比计算
? 因为在 PM中输入的计算层与真实结构的层不一
定一致,软件输出的层刚度不参考价值不大,需
设计人员注意,
3.3.7 错层结构 抗震设计的有关规定
? 第 10.4.4条规定，错层处框加柱的截面高度不
应小于 600mm，混凝土强度等级不应低于 C30，
抗震等级应提高一级采用，箍筋应全柱段加密。
? 第 10.4.5条规定，错层处平面外受力的剪力墙，
其截面厚度，非抗震设计时不应小于 200mm，
抗震设计时不应小于 205mm，并均应设置与之
垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级应提高一级采
用。错层混凝土强度等级不应低于 C30，水平
和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应
低于 0.3%，抗震设计时不应低于 0.5%。
3.4 顶部 小塔楼
?, 抗震设计规范, 5.2.4条，
?采用基底剪力法时，突出屋面部分的地震作
用效应宜乘以增大系数 3；
?采用振型分解法时，突出屋面部分每层可作
为一个质点，并取足够的计算振型。
4,温度、支座位移和弹簧刚度
4.1 温度作用的特点
4.2 有关规定
4.3 程序实现
4.4 最不利温差的确定
4.5 计算温差的确定
4.6 温度作用效应组合
4.7 支座位移
4.8 弹簧刚度
4.1 温度作用的特点
? 高层建筑结构不仅平面尺寸大，而且竖向的高度
也很大，其竖向构件截面尺寸较大，温度变化和
混凝土收缩不仅会产生较大的水平方向的变形和
内力，而且也会产生竖向的变形和内力。
? 根据有关资料统计，工程实践中结构物的裂缝原
因属于由变形作用（温度、收缩、不均匀沉降）
引起的约占 80%以上，属于由荷载引起的约占 20%
左右，可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的
影响是很重要的，不容忽视。
? 高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人
员的重视。
4.2 有关规定
?, 高规, 宣讲培训材料（ P4-17）,高层钢筋混
凝土结构一般不计算由于温度、收缩而产生的内
力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参
数等都难以准确确定；另一方面混凝土又不是弹
性材料，它既有塑性变形，还有徐变和应力松弛，
实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。
? 广州白云宾馆（ 33层、高 112m、长 70m）的温度
应力计算结果表明，温度 -收缩应力计算值过大，
难以作为设计依据。
? 曾经计算过温度 -收缩应力的其它建筑也遇到类
似的情况。
有关规定
? 但由于种种原因，诸如高层建筑各处的温度场、
混凝土收缩、徐变等随时间变化的变量因素还
难以直接采用数值准确量化，混凝土收缩、徐
变的弹塑性特征使分析处理复杂，所以一般很
难准确地计算结构的温度－收缩应力，并且作
为设计的依据。因此，高规不要求直接计算非
荷载作用，而强调由构造措施来解决。
?, 高规, 宣讲培训材料（ P4-17）：
钢筋混凝土高层建筑结构的温度 -收缩问题，主
要由构造措施来解决。
4.3 程序实现
? 程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹
簧支座的功能。
? 设计人员可以通过给定温差或基础支座沉降值来
计算结构的温度和基础支座沉降产生的效应。从
而能较正确地估计温度、基础支座沉降的影响，
有助于设计人员采取相应对策与措施。
温度应力计算情况
高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况：
? 施工阶段
当主体结构完成后, 未作内外装修和围护结构,
结构处于通透状态时的温差造成的内力 。
? 正常使用阶段 1
外墙围护结构已施工, 室内处于自然通风状态时
的温差造成的内力 。
? 正常使用阶段 2
外墙围护结构已施工, 室内空调恒温状态时的温
差造成的内力 。
对温度作用的简化
? 温度变作用表现为：
（ 1） 构件内外表面温差造成的弯曲；
（ 2） 构件内外表面温差的平均值比构件初始温
度高 （ 低 ） 时造成的伸长 （ 缩短 ） 。
? 程序仅考虑了平均温差造成的伸缩作用, 而忽
略了内外表面温差造成的弯曲作用 。
4.4 最不利温差的确定
? 樊小卿在, 温度作用与结构设计, 一书中建议：
室外空气温度夏季取 30年一遇最高日平均温度,
冬季取 30年一遇最低日平均温度 。
使用阶段室内空气温度夏季取空调设计温度,
冬季取采暖设计温度 。
? 初始温度取结构成型时的环境空气温度 。
4.5 计算温差的确定
? 对于钢结构, 最不利温差和计算温差是一致的 。
? 对于钢筋混凝土结构, 最不利温差与计算温差不
同, 其差异在于钢筋混凝土结构的特点：收缩,
徐变以及裂缝 。
? 王铁梦在, 工程结构裂缝控制, 一书中建议：
(1) 温度应力只按弹性计算太保守, 造成材料浪费 。
(2) 由于结构遭受的年温差及收缩都是在相当长的
时段变化中进行的, 必须考虑徐变引起应力松
弛, 从而大幅度降低弹性应力 。
钢筋混凝土结构的收缩影响
? 混凝土收缩可以用收缩当量温差来表示 。 收缩值换
算为当量温差, 永远是负值, 应力为拉应力 。
? 收缩当量温差与最不利温差叠加计算 。
? 混凝土结构的降温与收缩同时考虑时, 混凝土结构
将承受互相叠加的拉应力, 作用效应增大 。 而当升
温与收缩同时考虑时, 则两者作用效应会互相抵消,
作用效应减小 。
钢筋混凝土结构的徐变影响
? 简单的做法是将实际温差乘以应力松弛系数, 作
为计算温差 。
? 根据温差变化过程速度快缓慢程度不同, 应力松
弛系数可取值为 0.3～ 0.5。
? 温差变化过程速度快, 应力松弛系数大, 反之则
小 。
4.6 温度作用效应的组合
? 温度作用是一种特殊的活荷载；
? 目前的荷载规范未给出其分项系数和组合系数；
? 在实际应用中也没有统一的说法 。
4.7 支座位移
? 位移输入
可能的或允许的支座位移
不是基础设计中控制的不均匀沉降或
地基最终沉降 。
? 支座位移产生的作用效应
作为恒载作用效应的一部分处理
4.8 弹簧刚度
? 弹簧刚度输入
? 最终效果是影响结构的整体刚度
