当L_y < L_x时自动交换,β = L_y / L_x ≥ 1进行计算。假设各向同性屈服矩(两个正交方向相同m_p)。
暂停时,拖动滑块即可即时更新结果。
荷载 w 由 0→w_u 增加。楼板下沉,红色屈服线(塑性铰)沿中心和对角形成,直至形成崩溃机构。青色边框=四边单纯支持/黄色箭头=施加荷载
四边单纯支持的矩形楼板在均布荷载q作用下,假定屈服线从中心伸向四边中点的形态(X字+I字),通过上界法(Johansen)可以得到极限荷载。
使用纵横比β = L_y / L_x(≥1)和各向同性屈服矩m_p(单位宽度),极限分布荷载q_u可用系数α(β)表示为:
$$q_u = \alpha(\beta)\,\frac{m_p}{L_x^2}$$教科书值(线性内插):β=1 → α=24(正方形),β=1.5 → α=18,β=2 → α=16,β=3 → α=12,β=∞ → α=8(单向楼板)
设计分布荷载q_d与等效集中荷载P_u(A=L_x·L_y):
$$q_d = \frac{q_u}{\gamma}, \qquad P_u = q_u \cdot A$$对于正方形(β=1)情形q_u = 24 m_p / L_x²。β越大,短边方向的弯曲越占主导,α值降低并趋近单向楼板的值8。
上方动画和数值采用由外力功=内力功平衡推导的 Johansen 闭式上界解(μ = L_x/L_y):
$$w_u = \frac{24\,m}{L_x^2\left(\sqrt{3+\mu^2}-\mu\right)^2}$$已知解核对:正方形 μ=1 时分母 (√4−1)²=1,得 w_u = 24 m/L_x²(教科书的正方形单纯支持楼板解);单向板 μ→0 时 √3²=3,得 w_u = 8 m/L_x²。