塑性双向板

塑性双向板　　（GB/T 50010－2010）(2024 年版）、（GB 55001－2021）

子程序界面

技术条件

摘要：基于极限平衡法，实现四边支承弹塑性板的承载力设计。支持人工指定跨中及支座弯矩、实配纵筋参数，也可由程序自动完成配筋优化；同时可考虑爆炸动荷载的等效静荷载作用。
编制依据
- 《工程结构通用规范》GB 55001－2021（以下简称工程结构通规）；
- 《混凝土结构通用规范》GB 55008－2021（以下简称混凝土通规）；
- 《建筑结构荷载规范》GB 50009－2012；
- 《混凝土结构设计标准》GB/T 50010－2010（2024 年版）（以下简称混凝土标准）；
- 《人民防空地下室设计规范》GB 50038－2005（2023 年版）（以下简称人防规范）；
- 《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068－2018；
- 《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T 50476－2019；
- 《建筑结构静力计算手册》（第二版）（以下简称静力手册）。

按极限平衡法计算四边支承弹塑性板。计算假定、计算公式参见静力手册第四章第三节等有关章节。
实配钢筋构造要求
- 程序输出的实配钢筋，在匹配用户定义配筋方案的基础上，遵循混凝土标准第 9.1.3 条关于板中受力钢筋间距的规定：
  - 板厚 h≤150mm 时，间距不宜大于 200mm。
  - 板厚 h＞150mm 时，间距不宜大于 1.5h 且不宜大于 250mm。

跨度、板厚

跨度 L_x、跨度 L_y
- L_x、L_y——分别为 X、Y 方向上的计算跨度（mm）。一般情况下，可取板净跨长度加上 200mm 作为计算跨度。
板厚 h
- h——楼板结构层厚度（mm）。
- 直接输入厚度数值，也可输入短跨计算跨度的分数形式，例如“1/30”“1/35”“1/40”等。
- 板厚取值需满足以下规范要求：
  - 混凝土通规第 4.4.4 条第 4 款规定，“现浇钢筋混凝土实心楼板的厚度不应小于 80mm”。
  - 混凝土标准第 9.1.2 条第 1 款规定，“板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于 30，双向板不大于 40；无梁支承的有柱帽板不大于 35，无梁支承的无柱帽板不大于 30。预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小”。
  - 混凝土标准表第 9.1.2 条第 2 款及表 9.1.2：实心楼板、悬臂板根部（悬臂长度≤500mm）最小厚度 80mm；实心屋面板、悬臂板根部（悬臂长度 500mm～1000mm）最小厚度 100mm。

荷载

□自动计算楼板自重
- 设置是否自动计算楼板自重。
- 勾选后，程序将自动计算楼板自重。此时，“附加永久荷载的标准值 g_k”输入框应输入除楼板自重以外的永久荷载标准值。
- 楼板自重标准值按混凝土容重 γ_c 与板厚 h 的乘积计算：
  - 当附加永久荷载的标准值 g_k≥0 时，混凝土容重 γ_c 取 25kN/m³；
  - 当附加永久荷载的标准值 g_k＜0 时，混凝土容重 γ_c 取 -22.5kN/m³。

永久荷载的标准值 g_k
- g_k——永久荷载的标准值（kN/m²）。
- 当勾选“□自动计算楼板自重”时，本输入框为“附加永久荷载的标准值 g_k”。
- 参数允许输入负值；若 g_k 为负值且“永久荷载的分项系数 γ_G”大于 1.0，则 γ_G 自动取 1.0。
附加永久荷载的标准值 g_k
- g_k——除楼板自重外的永久荷载的标准值（kN/m²）。
- 当未勾选“□自动计算楼板自重”时，本输入框为“永久荷载的标准值 g_k”。
- 参数允许输入负值；若 g_k 为负值且“永久荷载的分项系数 γ_G”大于 1.0，则 γ_G 自动取 1.0。

可变荷载的标准值 q_k
- q_k——可变荷载的标准值（kN/m²）。
- 可直接输入数值，也可从输入框的下拉列表中选择建筑物类别（如“住宅”“办公楼”），程序将按工程结构通规表 4.2.2、表 4.2.3、表 4.2.8 等表格自动取值。某些类别需进一步选择“活荷载类别的分项”，例如“均布活荷载的类别”为“厨房”时，“活荷载类别的分项”还应选择“餐厅”或“其他”。
活荷载类别的分项
- 输入活荷载类别的分项。
- 当“可变荷载的标准值 q_k”输入建筑物类别时，某些类别还需要输入活荷载类别的分项。

可变荷载的分项系数 γ_Q
- γ_Q——可变荷载（效应）的分项系数。
- 输入“自动”时，默认取 1.5。
- 工程结构通规第 3.1.13 条第 3 款规定，“标准值大于 4kN/m² 的工业房屋楼面活荷载，当对结构不利时不应小于 1.4；当对结构有利时，应取为 0”。
永久荷载的分项系数 γ_G
- γ_G——永久荷载（效应）的分项系数，用于由可变荷载效应控制的组合、当其效应对结构承载力不利时。
- 输入“自动”时，默认取 1.3。

可变荷载调整系数 γ_L
- γ_L——可变荷载（楼面和屋面活荷载）考虑设计工作年限的调整系数。
- 对于楼面和屋面活荷载考虑设计工作年限的调整系数 γ_L，依据工程结构通规第 3.1.16 条第 1 款的规定，当设计工作年限为 5 年、50 年、100 年时，分别取 0.9、1.0、1.1。
- 输入“自动”时，默认取 1.0。

等效静荷载标准值 q_e
- q_e——常规武器或核武器爆炸动荷载作用下的等效静荷载标准值（kN/m²）。荷载作用在板面输入正值，作用在板底输入负值。
- 支持同时输入板面、板底两组等效静荷载，数值间以英文逗号“,”分隔，程序可对平时、战时及两面不同抗力单元进行最不利组合。
- 输入两组数值时按不同时受荷考虑，通常取异号以考虑两相邻不同抗力单元，程序将分别进行荷载（效应）组合计算。
允许延性比 [β]
- [β]——受弯构件的允许延性比。
- 当“等效静荷载标准值 q_e”为零时，本参数处于禁用状态，无需输入。

钢筋、混凝土

板底纵筋合力点至近边距离 a_s
- a_s——板底受拉区纵向钢筋合力点至截面受拉边缘的距离（mm）。
- 当输入环境类别（如“一类”“二a类”“三a类”“三a类（寒）”等）或环境作用等级（如“Ⅰ-A”“Ⅰ-B”“Ⅱ-C”等）时，纵筋直径将根据实配钢筋或默认的纵筋直径 d＝10mm 确定。
- 更多详细信息请参阅本帮助手册的“受拉纵筋合力点至近边距离 a_s”。
板面纵筋合力点至近边距离 a_s'
- a_s'——板面受拉区纵向钢筋合力点至截面受拉边缘的距离（mm）。
- 输入“自动”时，取值与 a_s 一致。

最外层纵筋的方向
- 设置最外层纵筋的排布方向，可选择“自动”“X 向双排”“Y 向双排”“X 向板底”“Y 向板底”。
- “自动”：程序将板底短跨方向的纵筋排放在最外层，板面纵筋按单层考虑。
- “X 向双排”或“Y 向双排”：板底、板面的最外层纵筋均按指定方向排放。
- “X 向板底”或“Y 向板底”：仅板底最外层纵筋按指定方向排放，板面纵筋按单层考虑。
- 当选择“自动”时，常规双层配筋中，短跨方向排放在最外层，长跨方向排放在内层。若最外层配筋截面有效高度取 h₀，则内层配筋的截面有效高度取 h₀－d。d 为板底纵筋平均直径，由程序根据板厚、最小配筋率、实配纵筋等参数自动计算。

受拉纵筋最小配筋率 ρ_min
- ρ_min——一侧受拉纵筋最小配筋率（％）。
- 支持“自动”“次要构件”及自定义数值三种输入模式。
- “自动”：程序按混凝土通规第 4.4.6 条的规定，取配筋率下限与配筋特征值相关表达式二者中的较大值；当非悬臂板的纵向受拉钢筋强度等级不小于 500MPa 时，配筋率下限取 0.15，其余情况取 0.20；配筋特征值相关表达式为 45f_t/f_y。
- “次要构件”：最小配筋率取值规则同“自动”，同时按混凝土标准第 8.5.3 条规定计算纵向受力钢筋的最小截面面积。
- 自定义数值：取输入值与配筋特征值（f_t/f_y）相关表达式（45f_t/f_y）二者中的较大值。
- 一般要求：除另有规定外，钢筋混凝土结构构件中纵向受力普通钢筋的配筋率不应小于混凝土通规表 4.4.6 所规定的值。对于受弯构件，即为“0.20 和 45f_t/f_y 中的较大值”。
- 板类构件：混凝土通规第 4.4.6 条第 2 款规定，“除悬臂板、柱支承板之外的板类受弯构件，当纵向受拉钢筋采用强度等级 500MPa 的钢筋时，其最小配筋率应允许采用 0.15％和 0.45f_t/f_y 中的较大值”。
- 卧置基础底板：混凝土通规第 4.4.6 条第 3 款规定，“对于卧置于地基上的钢筋混凝土板，板中受拉普通钢筋的最小配筋率不应小于 0.15％”。
- 考虑爆炸动荷载作用时，程序将同步执行人防规范第 4.11.7 条的相关规定。

支座条件

左右两端与上下两端的四边支座可分别选择“□固端”“□铰支”或“□指定”。
当支座勾选为“□固端”时，对应支座纵筋输入框可填写实配钢筋的规格（直径、间距），也可选择“自动”由程序计算确定。
当支座勾选为“□指定”时，对应支座弯矩值输入框中可填写支座弯矩，也可选择“自动”由程序计算确定。
当纵筋或弯矩值输入框选择“自动”时，程序将基于“配筋方案”设定的钢筋库进行优化设计。

配筋方案

当跨中、支座纵筋由程序自动计算时，程序仅从用户指定的配筋方案中选取实配纵筋规格。配筋方案的设置对计算结果有显著影响，若出现计算结果不合理的情况，应调整配筋方案、优化钢筋级配后重新计算。

受力纵筋及支座弯矩

X 向跨中纵筋、Y 向跨中纵筋
- 分别输入 X 向、Y 向跨中纵筋的规格（直径、间距），支持输入“自动”由程序计算确定。
- 直接输入规格时，直径、间距可用“ ”（空格）或“@”分隔，例如“8 200”代表纵筋规格为 φ8@00。

左端支座纵筋、右端支座纵筋、下端支座纵筋、上端支座纵筋
- 分别输入左端、右端、下端、上端支座纵筋的规格（直径、间距），支持输入“自动”由程序计算确定。
- 若仅输入 1.0～2.5 范围内的单个数值，则该数值代表支座弯矩与同方向跨中弯矩的比值。例如，“左端支座纵筋”输入“2.0”，即表示左端支座弯矩值 M_x'＝2M_x（M_x 为 X 向跨中弯矩）。
- 纵筋输入规则与“X 向跨中纵筋”一致。
- 当支座勾选“□指定”时，对应输入框分别切换为“左端支座弯矩值 M_x'”“右端支座弯矩值 M_x"”“下端支座弯矩值 M_y'”“上端支座弯矩值 M_y"”。
左端支座弯矩值 M_x'、右端支座弯矩值 M_x"、下端支座弯矩值 M_y'、上端支座弯矩值 M_y"
- M_x'、M_x'、M_y'、M_y'——分别为左端、右端、下端、上端支座弯矩设计值（kN·m）。支持输入具体数值或选择“自动”由程序计算。
- 当各支座勾选“□固端”时，对应输入框分别切换为“左端支座纵筋”“右端支座纵筋”“下端支座纵筋”“上端支座纵筋”。

荷载效应的组合值

防空地下室结构，其承载力设计采用下列极限状态设计表达式：γ_GS_Gk＋γ_QS_Qk≤R
式中：γ_G——永久荷载的分项系数，当其效应对结构不利时取 1.3，有利时取 1.0，程序根据“永久荷载的分项系数 γ_G”输入框取值；
　　 S_Gk——永久荷载效应标准值，永久荷载包括用户输入的永久荷载、楼板自重及固定隔墙等；
　　　γ_Q——等效静荷载分项系数，取 1.0；
　　 S_Qk——等效静荷载效应标准值；
　　　 R——结构构件承载力设计值。

斜截面承载力计算

当荷载取值较大，或考虑爆炸动荷载的等效静荷载时，程序将自动进行斜截面承载力验算。
四边支承板：按 45°塑性铰线模型，取长边平均剪力值进行验算。

链接

矩形板
- 当点选“矩形板”后，当前界面已设置的支座类型、跨度、板厚、荷载、材料等参数将自动导入【矩形板】子程序并打开。