轻钢楼板：楼板梁与隔板
本文介绍轻钢建筑中与楼板有关的三个主题：楼板梁（joist）的验算、将轻钢楼板划分为板带后自动生成楼板梁，以及楼板作为隔板将地震和风荷载传递给墙板的验算。梁和柱的总体设计请参见轻钢梁与柱设计，计算公式请参见轻钢设计的理论基础。分步操作请参见算例：两层轻钢建筑，该文使用了以上全部功能。
适用于哪些版本？ 轻钢计算以及圈梁属性和楼板属性窗口中的轻钢选项卡包含在 StatiCAD Ultimate 版本中。
1. 楼板梁验算（HCBTİE 4.8、7.4、7.5）
“轻钢”类型的梁按楼板梁进行验算。圈梁属性窗口的轻钢选项卡中提供楼板梁专用的输入项。这些输入项仅用于轻钢梁类型；默认值（0）偏于安全。
| 输入项 | 含义 | 默认值 |
|---|---|---|
| 上翼缘与覆面板连续连接 | 若楼板覆面板（OSB、胶合板、压型钢板）与上翼缘连续用螺钉连接，则在正弯矩（跨中，上翼缘受压）下不会发生侧向扭转屈曲；Md+ 取自局部屈曲和畸变屈曲各行。 | 关闭（Lb+ = 构件长度） |
| 下翼缘侧向支撑间距 Lb (mm) | 负弯矩（支座区域，下翼缘受压）下的挡块、横撑（bridging）或下覆面板的间距。 | 0 = 构件长度 |
| 支座形式 | 自动：端部无柱而有墙时按搁置式（验算腹板压皱），在柱处按与腹板连接考虑。也可手动选择搁置式或与腹板连接（连接角钢；不验算压皱）。 | 自动 |
| 搁置长度 ss (mm) | 支座处的搁置长度。HCBTİE 7.4(e) 要求至少40 mm；若输入值更小，则给出警告。 | 0 = 40 mm |
| 支座处腹板加劲件 | 若声明设置，则以7.4的条件代替腹板压皱；弯曲与剪切验算采用式4.8.6。 | 无 |
| 支座处上部荷载 | 若支座上方有上层墙或立柱（两个相对的局部力），则按相应公式计算腹板压皱。 | 无 |
| 梁间距 < 40 cm 且至少两排横撑 | HCBTİE 7.5的第二种途径：当跨度/截面高度比超过18或频率低于8 Hz时，此项声明可消除振动警告。 | 无 |
多选时，所选梁中不同的字段显示为不确定状态（复选框为灰色，文本为空，列表未选），除非修改否则不会应用。输入项随项目一起保存；在这些输入项出现之前保存的项目，将以默认值打开。
1.1 所做验算
- **带符号弯曲：**正（跨中）弯矩和负（支座）弯矩分别取包络。各自与按本身侧向支撑长度和Cb系数（AISI S100 F2.1.1，HCBTİE 1.3）计算的Md+和Md−比较。悬臂和有中间支撑的长度取Cb = 1。
- **弯曲 + 剪切同时作用（HCBTİE 4.8.2）：**取同一截面、同一组合下的M和V。分母采用排除侧向扭转屈曲的弯曲承载力Mdlo（对于有加劲件的腹板，取其与畸变承载力中的较小值）。
- **腹板压皱（HCBTİE 4.8.3）：**由于4.8.3未给出承载力公式，故按TS EN 1993-1-3 6.1.7.2计算（HCBTİE 1.3）。在中间支座（沿同一方向连续的轻钢梁）处，作用效应为两侧端部剪力之和。Sigma (Σ) 腹板以及r/t > 6、hw/t > 200的截面不在这些公式的适用范围内；此时给出“无法验算”的警告。
- **腹板加劲件的必要性（HCBTİE 7.4）：**对于平腹板，当h/t > 180或V > 0.8Vd时，需要设置中间加劲件。
- **仅活荷载挠度（HCBTİE 表7.1）：**限值L/250。不适用于悬臂挠度类型。
- **振动（HCBTİE 7.5）：**跨度/截面高度 ≤ 18，且单跨梁固有频率估算值 ≥ 8 Hz。
报告的轻钢梁页面包含腹板压皱、腹板加劲件和振动各行；几何、作用效应、弯曲、剪切和挠度各行显示带符号（正/负弯矩）的数值。分析警告会报告腹板加劲件的必要性、振动条件、无法验算的腹板压皱、短于40 mm的搁置长度，以及作为信息提示的TS EN 1993-1-3 6.1.11弯矩 + 局部力相互作用。自动支座形式基于端部柱和墙的相邻关系。若无法识别相邻关系（例如某些多边形截面的轻钢柱），则梁被视为悬臂（Cb = 1），且不验算压皱；此时请手动将支座形式选为搁置式。
2. 轻钢楼板：板带与楼板梁
要将矩形楼板转换为轻钢楼板，请使用楼板属性窗口的轻钢选项卡（仅在编辑单个楼板时显示）：
- 勾选轻钢楼板框；输入楼板梁型材（来自预定义型材列表，如CC C200x80x16x2）、材料（空白 = S235）、最大梁间距（mm）、梁方向（平行于X轴或Y轴）、覆面板类型以及横撑声明。
- 勾选确定时生成 / 更新板带和楼板梁框，然后点击确定。
程序将跨度等分，使间距不超过给定值（例如4.0 m且400 mm → 10个间距，9根梁）。梁以轻钢类型的圈梁生成：两端为M2 + M3铰接，上翼缘与覆面板连接（第1节），并按覆面板类型和梁间距指定覆面板的转动约束（kφ）。楼板在梁之间被划分为具有相同属性（厚度、G、Q、材料）的板带；板带和梁归入楼板的选择组（若无组，则以楼板名称建立）。
- 重新生成：在任一板带的轻钢选项卡中修改定义，并以生成 / 更新确认；同组的板带和已生成的梁将被删除，恢复原始楼板，并按新定义重新划分。
- 撤销：取消勾选轻钢楼板框，并以生成 / 更新确认；原始楼板恢复，已生成的梁被删除。
- **几何：**与梁平行的两条边必须平行于坐标轴（X方向为下边和上边，Y方向为左边和右边）；另外两条边可以倾斜。不支持多边形（壳）楼板。
- 荷载：为使梁按荷载宽度 × G/Q受荷，建议在项目通用设置中选择经典荷载传递，并选择“楼板不计入系统刚度”。在壳传递方式下，或当楼板计入刚度时，板带在梁之间分配荷载；若边梁较柔，荷载会转移到靠近柱的梁上，分析将给出警告。
若已做出定义但未生成板带和梁，分析会给出警告。对钢梁和轻钢梁定义的端部铰在有限元求解中会被应用；生成的楼板梁按简支梁工作。
在楼板梁终止处的每个门窗洞口上方都应设置一根轻钢过梁；否则梁的该端将无支承，有限元求解会给出奇异刚度警告，梁将不满足要求。
3. 轻钢楼板隔板（TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4）
在每个已定义轻钢楼板（第2节）的楼层标高处，分析会验算楼板作为隔板将地震和风荷载传递给竖向墙板的情况。输入项位于楼板属性 › 轻钢选项卡下部的楼板隔板组中（0 = 默认值）：
- **覆面板单位剪切承载力 vn (kN/m)：**规范未给出楼板的取值。若保留为0，则类比采用TBDY表10.5中的墙板值（11 mm OSB为10.2，12 mm胶合板为11.4 kN/m）；对石膏板和未定义的覆面板不做覆面板验算。请输入试验（TBDY附录10.C）或厂家的数值。
- **楼板 → 下层墙板上翼缘螺钉：**直径和间距（0 → 4.8 mm / 300 mm），以及可选的厂家螺钉抗剪承载力Pnvs。
对某一板带所做的修改，在确定时会扩展到同族的所有板带（即使未勾选生成 / 更新）。验算内容如下：
- **墙线力（TBDY 4.5.6.4，含D）：**同一方向、相距20 cm以内的上下层墙板构成一条墙线；F = 下层墙板的上端截面剪力 − 上层墙板的下端截面剪力。
- **覆面板单位剪力：**v = F/B（B：该线上的楼板进深，TBDY图10.11）≤ φ·vn（地震0.60 / Ω 2.5；风0.65 / 2.0）。
- **集力构件（纵向传力构件）：**沿墙线的轴力；若墙未覆盖整条线，或上下墙错位，则该轴力增大。与楼板梁型材的受拉承载力比较。
- **楼板 → 下层墙板连接：**下层墙板的上端截面剪力（含D）≤ n·Ps（TBDY 10.3.4）。上层墙板 → 楼板的连接见墙板锚固表（抗剪锚固类型为“螺钉”）。
- **弦杆力：**在每个楼板族中，T = C = F·L/(8·B)。
- **洞口：**若洞口面积超过楼板面积的3%，则楼板必须按壳单元（半刚性隔板）建模（HCBTİE 7.4(d)）；该比值在不规则性检查开启时计算。
结果出现在报告中轻钢梁设计部分末尾的轻钢楼板隔板标题下（若已生成楼板梁），楼层汇总出现在楼板隔板页面，不满足项出现在分析警告和项目检查清单中（TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4）。对于所有楼板均为轻钢的楼层，不进行钢筋混凝土楼板隔板验算（TBDY M.7.11）。
4. 梁轴线偏移与组合轴力
若在项目通用设置中勾选了在系统刚度矩阵中考虑Offset1和Offset2值，或在已定义轴线上勾选了在系统刚度矩阵中考虑偏心，则梁轴线建模在节点轴线之下。由于刚性隔板或支座约束了节点的轴向位移，型材的行为就像与无限刚性翼板共同工作的组合截面，并承受一个实际并不存在的轴力。
程序在轻钢梁设计中，与钢筋混凝土梁一样，从各荷载工况的轴力中扣除这一部分；弯矩不变，即型材承担不含组合作用贡献的总弯矩。因此无需关闭偏移框。有限元梁结果表中仍显示原始轴力。对重型（热轧）钢梁不做此修正。公式请参见理论基础一文。
5. 常见问题
楼板梁出现“腹板压皱无法验算”警告。 该截面不在TS EN 1993-1-3 6.1.7.2公式的适用范围内（Sigma腹板，r/t > 6或hw/t > 200）。请选择C、Z、U或C+截面，或声明在支座处设置腹板加劲件。
楼板梁的腹板压皱完全没有计算。 在自动模式下，支座形式可能因端部有柱而被视为“与腹板连接”，或端部相邻关系未被识别。若梁搁置在墙上，请在轻钢选项卡中将支座形式选为搁置式。
如何消除振动警告？ HCBTİE 7.5要求跨度/截面高度 ≤ 18且固有频率 ≥ 8 Hz。请选择更高的型材、减小跨度，或将梁间距减小到40 cm以下并设置至少两排横撑，然后勾选该声明。
生成的楼板梁的弯矩彼此相差很大。 如果楼板作为壳参与系统刚度，则覆面板会在梁之间分配荷载；若边梁较柔，荷载会转移到靠近柱的梁上。若要按荷载宽度设计，请在项目通用设置中选择经典荷载传递，并且不要将楼板计入系统刚度。
隔板覆面板验算不满足。 默认vn值是类比墙板表而取的。对于带挡块或边缘螺钉间距较密的隔板，请在楼板隔板组中输入试验值或厂家值；若连接不满足，请加密螺钉间距。