摘要：本文主要介紹大面積樓板在設計過程中隔墻均攤荷載的取值，由樓板板端彎矩和預應力壓縮樓板引起的邊梁彈性扭矩的計算方法，樓板開大洞應力分布及相應的處理。
關鍵詞：大板 隔墻 均攤荷載 扭矩 樓板開洞 預應力
大板就是單塊面積比較大的板，如跨度大于6米的板；它是人們對建筑要求不斷提高的需要，它帶來了大面積房間，還很高效地解決了一些樓面復雜分隔小房間的問題。以往有墻的地方都設梁，大板省去了錯綜復雜的肋梁布置，給上下層不同布置的建筑在結(jié)構(gòu)設計時候帶來極大的便利。
筆者根據(jù)公司多年對大板結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)驗，認為大板的設計差異于小樓板有如下方面：隔墻荷載，邊梁扭矩，樓面開洞和陽角構(gòu)造等。由于陽角構(gòu)造理論和技術(shù)已經(jīng)比較完善，下面筆者將對前三者逐一說明。
一、隔墻荷載的取值
現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計一般都采用程序計算，一般的，程序不能將隔墻荷載按實際情況輸入，通常做法是把一塊板中所有的隔墻重均攤到整個大板中去。在計算梁柱內(nèi)力的時候，我們一般直接取均攤值做樓板恒荷載輸入，而且不放大（注意個別梁的設計）。但是在計算樓板配筋的時候，把這部分均攤荷載放大一個系數(shù)1.0~1.5加入到恒荷載中進行計算。
根據(jù)分析《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中局部荷載作用在樓板時的內(nèi)力系數(shù)的規(guī)律，我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
1、當長短跨長比Ly/Lx>1.0時，當隔墻離支座0～0.25Ly之內(nèi)，則取荷載放大系數(shù)為0.5～1.0，當隔墻離支座0.25~0.5Ly之內(nèi)，則取放大系數(shù)為1.0~4.74。
2、當隔墻平行于長跨時，離支座0～0.25Lx時取荷載放大系數(shù)0～1.0；當隔墻離支座0.25～0.3Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1；當隔墻離支座0.3～0.5Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1～2.45。
由上述，隔墻平行于短跨更不利。以上的數(shù)據(jù)均來自純豎向力作用即忽略隔墻材料的抗剪強度。但實際工程中，隔墻的材料一般是磚或其它砌塊，當中間有向下的撓度的時候，就會形成拱，把荷載往板邊和明梁處導，這樣對抗彎構(gòu)件是有利的，所以其彎矩系數(shù)并不如上述那么大。
對此我們要尋求這個有利因素到底起到多大的作用，筆者用中國建筑科學研究院編制的計算軟件“PKPM系列”中“SATWE復雜樓板有限元分析”程序?qū)σ粋€實際工程（該工程隔墻荷載布置比較不利）中按實際荷載的輸入的板進行有限元分析；與此同時用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中樓板計算表格分析帶隔墻樓板的內(nèi)力。結(jié)果對比如下：
若取荷載放大系數(shù)為1.2計算：對于支座內(nèi)力，手算的折減10％仍然比按有限元分析結(jié)果略大。對于跨中內(nèi)力，如不對支座調(diào)幅，則手算的略小于按有限元分析結(jié)果，若考慮了支座調(diào)幅10％，則略大于按有限元分析結(jié)果。
若取荷載放大系數(shù)為1.5計算：對于支座內(nèi)力，手算的支座處內(nèi)力要比按有限元分析的大得多；而對跨中內(nèi)力，手算的和按有限元分析的比較接近；若考慮支座調(diào)幅15%的話，手算的結(jié)果在支座和跨中處均比按有限元分析的結(jié)果大10％。
在本例中，隔墻荷載比較大，布置也比較不利；按上述結(jié)果對比的分析，筆者認為對于一般的結(jié)構(gòu)，隔墻荷載取1.3～1.5對于構(gòu)件來說是安全的。
二、邊梁彈性扭矩的計算
邊梁的彈性扭矩可以由次梁，樓板，及預應力引起。由次梁引起的扭矩就是次梁的梁端彎矩，次梁為線性，這里就不詳細說明其計算方法。下面將對樓板板端彎矩和預應力作用引起的邊梁扭矩提出計算方法并進行計算。
1、由板端彎矩引起的扭矩計算
模型：單跨板帶邊梁。
計算思路：用按有限元分析計算結(jié)果得到的邊梁的扭矩與四周固支板的邊梁扭矩作比較，得到一個系數(shù)β。則我們可以把梁的扭矩表達成Mt=βαｑLo2La，其中α為四邊固支板的板邊支座彎矩系數(shù)，Lo為板的計算跨度，La為α所對應方向的梁長。則我們要解決的問題就是求出β到底取多大。
計算過程：
正確解：按有限元分析寬長比為0.50、0.75、1.0的三種板，梁板的截面大小均按實際大小取值，而荷載則為了方便計算只取恒載為1.0的面載。劃分單元的時候分別按500mm與1000mm計算；其中按500mm劃分的單元計算得到的結(jié)果用于計算比較時候應該除以2。經(jīng)過有限元分析得到的板條端的彎矩即為板對梁的扭矩，該扭矩應該是分布扭矩，要計算梁端的扭矩時，應該把從梁中間到一個梁端的分布扭矩疊加。這樣就得到了按有限元分析的梁的扭矩大小。我們把這個值稱作B。
關鍵詞：大板 隔墻 均攤荷載 扭矩 樓板開洞 預應力
大板就是單塊面積比較大的板，如跨度大于6米的板；它是人們對建筑要求不斷提高的需要，它帶來了大面積房間，還很高效地解決了一些樓面復雜分隔小房間的問題。以往有墻的地方都設梁，大板省去了錯綜復雜的肋梁布置，給上下層不同布置的建筑在結(jié)構(gòu)設計時候帶來極大的便利。
筆者根據(jù)公司多年對大板結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)驗，認為大板的設計差異于小樓板有如下方面：隔墻荷載，邊梁扭矩，樓面開洞和陽角構(gòu)造等。由于陽角構(gòu)造理論和技術(shù)已經(jīng)比較完善，下面筆者將對前三者逐一說明。
一、隔墻荷載的取值
現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計一般都采用程序計算，一般的，程序不能將隔墻荷載按實際情況輸入，通常做法是把一塊板中所有的隔墻重均攤到整個大板中去。在計算梁柱內(nèi)力的時候，我們一般直接取均攤值做樓板恒荷載輸入，而且不放大（注意個別梁的設計）。但是在計算樓板配筋的時候，把這部分均攤荷載放大一個系數(shù)1.0~1.5加入到恒荷載中進行計算。
根據(jù)分析《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中局部荷載作用在樓板時的內(nèi)力系數(shù)的規(guī)律，我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
1、當長短跨長比Ly/Lx>1.0時，當隔墻離支座0～0.25Ly之內(nèi)，則取荷載放大系數(shù)為0.5～1.0，當隔墻離支座0.25~0.5Ly之內(nèi)，則取放大系數(shù)為1.0~4.74。
2、當隔墻平行于長跨時，離支座0～0.25Lx時取荷載放大系數(shù)0～1.0；當隔墻離支座0.25～0.3Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1；當隔墻離支座0.3～0.5Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1～2.45。
由上述，隔墻平行于短跨更不利。以上的數(shù)據(jù)均來自純豎向力作用即忽略隔墻材料的抗剪強度。但實際工程中，隔墻的材料一般是磚或其它砌塊，當中間有向下的撓度的時候，就會形成拱，把荷載往板邊和明梁處導，這樣對抗彎構(gòu)件是有利的，所以其彎矩系數(shù)并不如上述那么大。
對此我們要尋求這個有利因素到底起到多大的作用，筆者用中國建筑科學研究院編制的計算軟件“PKPM系列”中“SATWE復雜樓板有限元分析”程序?qū)σ粋€實際工程（該工程隔墻荷載布置比較不利）中按實際荷載的輸入的板進行有限元分析；與此同時用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中樓板計算表格分析帶隔墻樓板的內(nèi)力。結(jié)果對比如下：
若取荷載放大系數(shù)為1.2計算：對于支座內(nèi)力，手算的折減10％仍然比按有限元分析結(jié)果略大。對于跨中內(nèi)力，如不對支座調(diào)幅，則手算的略小于按有限元分析結(jié)果，若考慮了支座調(diào)幅10％，則略大于按有限元分析結(jié)果。
若取荷載放大系數(shù)為1.5計算：對于支座內(nèi)力，手算的支座處內(nèi)力要比按有限元分析的大得多；而對跨中內(nèi)力，手算的和按有限元分析的比較接近；若考慮支座調(diào)幅15%的話，手算的結(jié)果在支座和跨中處均比按有限元分析的結(jié)果大10％。
在本例中，隔墻荷載比較大，布置也比較不利；按上述結(jié)果對比的分析，筆者認為對于一般的結(jié)構(gòu)，隔墻荷載取1.3～1.5對于構(gòu)件來說是安全的。
二、邊梁彈性扭矩的計算
邊梁的彈性扭矩可以由次梁，樓板，及預應力引起。由次梁引起的扭矩就是次梁的梁端彎矩，次梁為線性，這里就不詳細說明其計算方法。下面將對樓板板端彎矩和預應力作用引起的邊梁扭矩提出計算方法并進行計算。
1、由板端彎矩引起的扭矩計算
模型：單跨板帶邊梁。
計算思路：用按有限元分析計算結(jié)果得到的邊梁的扭矩與四周固支板的邊梁扭矩作比較，得到一個系數(shù)β。則我們可以把梁的扭矩表達成Mt=βαｑLo2La，其中α為四邊固支板的板邊支座彎矩系數(shù)，Lo為板的計算跨度，La為α所對應方向的梁長。則我們要解決的問題就是求出β到底取多大。
計算過程：
正確解：按有限元分析寬長比為0.50、0.75、1.0的三種板，梁板的截面大小均按實際大小取值，而荷載則為了方便計算只取恒載為1.0的面載。劃分單元的時候分別按500mm與1000mm計算；其中按500mm劃分的單元計算得到的結(jié)果用于計算比較時候應該除以2。經(jīng)過有限元分析得到的板條端的彎矩即為板對梁的扭矩，該扭矩應該是分布扭矩，要計算梁端的扭矩時，應該把從梁中間到一個梁端的分布扭矩疊加。這樣就得到了按有限元分析的梁的扭矩大小。我們把這個值稱作B。