英国斯温顿西部大医院的楼板和柱的设计

• 大的矩形混凝土楼板的分析

• 钢筋条的等值线图

• 固有频率检验

TPS Consult使用LUSAS Civil & Structural对英国的斯温顿西部大医院的钢筋混凝土楼板和柱的进行设计和分析，以便新的诊断和整修。使用钢筋混凝土板/墙设计实效的静力分析提供了楼板的钢筋等值线图，也提供了柱的设计力矩和水平剪力。针对允许的设计规范值，动态分析用来检验板单元的振动模态频率。

概况

该诊断和整修中心是现有西部大医院的一个五层楼高的建筑物。它额外提供了10000m²的房屋面积，在**层水平面上具有一个中央庭院。上层设有一个机房和水箱，被一个轻钢屋顶结构覆盖。楼层是基于7.2m x 7.2m栅格上的300mm的厚楼板。

建模

为了优化分析和结果处理的时间，每层作为单独的次框架被建模，建模时采用厚梁和厚壳单元，各自代表柱和板/墙。除了满足板和支撑单元间接触面的力矩连续性，柱和墙的远端一般被限制平移和旋转，而上部末端在竖直方向自由。

加载

除了自重，模型还被施加了1KN/m²的隔墙荷载、1KN/m²的服务荷载以及3KN/m²的活载。放置机房的顶楼地板，要求施加7.5KN/m²的活载，同时在水箱放置的两个位置补充15KN/m²的荷载。根据英国设计规范BS 8110:1997，系数为1.4的静载加上1.6的活载组成的单一荷载工况，足够满足一般的楼层。然而机房楼板由于其较高的活载，意味着每跨的荷载都有被建模。而且满水或空的水箱也要被建模。

柱和墙的设计

由于次框架模型只包含两层，因此通过释放基础的旋转来引导敏感性研究。这有在楼板接触面上集中力矩的效果，而且在分析中提供一个保守单元。接着把LUSAS对柱的分析数据与计算的值进行对比。每个柱依次被考虑，而且*危险的地方需要详细地设计。假定墙的偏心矩由楼板接触引起，分别对墙壁进行设计。

楼板的钢筋等值线图

使用LUSAS，生成每层楼板的Wood Armer钢筋等值线图。以10%递增的速度调整等值线标准，反映出12、16、20以及25mm钢筋条的组合，考虑钻孔时钢筋被切割。对等值线图进行适当的重新分配，旨在反映出加载情况下实际混凝土的行为。

模态分析

对模型进行模态分析，在动态效果*不利的位置要着重进行分析。TPS Consult的主管工程师Alistair Mugford解释：“我们通过增加与单位面积上的荷载等价的质量，来进行分析。接着运行一个标准特征值分析，得到模型的固有频率，并与每个楼层适当的极限值进行对比。”从公布的数据中可以得到保守的振动频率范围——对于一般楼层为8Hz和对于机房楼层为5Hz。在每种情况下，结构的固有频率如果超过了振动限值，则证明设计是令人满意的。

“LUSAS为我们提供了一系列的结果，利用这些结果，我们可以进行符合实际规范的设计。”

Alistair Mugford, Project Engineer, TPS Consult