建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计分析

陆俊虎 马 鑫

（河南省城乡规划设计研究总院有限公司 河南省 450001）

1 前言

地下室在现阶段建筑工程中的建设比例不断增加，其主要是用于车库、机房设备、购物中心以及人防工程等方面。针对地下室顶板加腋大板体系结构的实际原理和建设情况进行全面细致的分析，将能够及时发现结构设计过程中存在着的问题，并予以有效处理。

2 建筑工程地下室顶板结构实例

某市中心高层建筑的地下室，采用的是框架结构，地下车库的长度为210m，宽度为120m，而地下室的层高为4m。该地下室主要是用来停放车辆，各相邻柱子之间的净距为8.5m，地下室的顶板是结构地上部分的嵌固部位。该地下室常规性的顶板楼盖体系是：按照《建筑抗震设计规范》的要求，在地上结构的相关部分，采用梁板结构。在实际结构设计工作进行中，由于地下车库顶板的覆土厚度较大，并且建设方对于地下车库的经济指标提出了一定的要求，因而，车库顶板主要采用了加腋大板体系，仅设置框架主梁，没有设置相应的次梁，车库顶板支承在了框架主梁之上，车库顶板在主梁处竖向加腋。

3 加腋大板体系结构设计

3.1 结构原理

加腋大板体系，指的是在现浇混凝土框架结构中，仅设置框架主梁，不设置次梁，楼板直接支撑在主梁上，楼板采用板端部竖向加腋的平板。通常情况下，在使用普通大平板结构型式的时候，板支座处的配筋会比较大，为了降低板支座的配筋，需要整体增加板的厚度，这样在增加了板支座处计算高度的同时，板自重也增加较多，板的构造配筋也会相应增加。加腋大板的结构型式，仅在楼板端部支座处增加板的厚度，跨中板厚度和质量不会变化，在增加楼板支座处截面计算高度的同时，尽可能的降低楼板自重的增加量，这样就可以达到再减少支座配筋的同时，不至于对板支座和跨中弯矩增大较多，跨中的楼板构造配筋也不用增加，最大限度的降低结构本身的经济指标。

在平衡建筑地下室工程的结构需求及经济指标之间的矛盾上，充分采用加腋大板体系能够起到良好的效果。通常在加腋板的一侧，在净跨五分之一的有效范围进行加腋处理，对混凝土使用数量进行有效控制，增大支座截面高度。当加腋工作处理之后，框架梁和板端部的加腋厚板之间会形成T型梁截面，而板翼缘和矩形梁腹板共同承担框架梁的弯矩，由翼缘承担一定部分框架梁的弯矩，加腋板承受的弯矩主要包括大板支座的负弯矩和板翼缘所承担的梁弯矩，但板翼缘所承担的梁弯矩所占梁弯矩的比例还需研究。

3.2 加腋大板体系的优势

建筑地下室顶板采用加腋大板体系，将能够承担起更大的楼面负荷，并且具有良好的防水和抗渗效果，能够良好满足当前建筑结构的设计要求。首先，加腋大板体系具有科学的受力模式。楼板需要能够满足楼层的实际需求，最大限度的延伸板跨，体现出厚板的强度和刚度。加腋整间大板的结构形式中，积极采用双向拱结构，具体设计工作过程中，需要按照平面板构的要求，充分有效的突出受力原理和外形方面的优势[1]。其次，施工过程较为便捷。采用加腋大板体系的施工结构模式，不采用次梁平板的方式，将能够具有较为良好的便捷性效果，这主要是因为其在模板的安装、制作和捆扎程序方面的节省了时间和材料，有效减少了工程项目的施工时间，使得工程项目在规定的工期内按时完工的可能性大大增加。

4 建筑地下室顶部板加腋大板体系结构设计分析

4.1 加腋大板结构分析常用软件介绍

加腋大板在板端部支座处1/5净跨范围内是变截面平板，跨中部分是等截面平板，此种结构形式如果采用普通的计算方法计算板跨中及支座处的内力，存在一定的误差。在实际结构设计中，可采用通过有限元分析的方式，借助于ETABS、MIDAS等程序将能够起到较好的计算效果，从而得出比较合理的楼板配筋信息，其计算精度和可靠性可达到工程要求。

4.2 不同顶板形式的经济指标比较

除了本文介绍的加腋大板结构形式，在建筑地下室设计过程中常见的还有井字梁结构方案，具体到各个结构部分，将主梁截面控制在400mm×900mm，而次梁方面需要将截面控制在250mm×650mm，梁板采用了C30标号的混凝土。十字梁结构在地下室顶板施工之中同样能够发挥良好的作用，其主梁和次梁的截面面积分别保持在了400mm×900mm和250mm×750mm，混凝土型号和井字梁结构方案一致。

针对建筑地下室施工过程中所采用的加腋板结构体系方案的受力效果进行分析，需要分别分析各项方案的具体设计荷载情况，需要采用有效的结构计算软件，充分有效的对比梁板部分配筋及混凝土用方量的情况，具体情况为：①加腋大板结构方案中使用的混凝土使用量为0.337m3/m2，钢筋使用量为36.89kg/m2；②十字梁结构方案中使用的混凝土使用量为0.296m3/m2，钢筋使用量为42.25kg/m2；③井字梁结构方案中使用的混凝土使用量为0.302m3/m2，钢筋使用量为44.46kg/m2。从这些情况来看，能够发现，加腋大板施工结构之中所花费的混凝土数量较多，而在钢筋方面的使用量却是最少的，结构设计工作更为符合当前建筑需求。

图1 十字梁结构楼盖

图2 井字梁结构楼盖

图3 加腋大板结构楼盖

4.3 结构受力情况分析

采用常用的运算软件无法准确计算出加腋大板结构的受力情况，为了实现受力结构的分析目标，采用有限元分析软件MIDAS GEN进行结构分析。经过软件的计算，能够得出，板面弯矩在变截面的范围内部较大，而在等截面之内，弯矩较小，同时较大部分的弯矩，都是由计算截面较高的加腋大板所承担的，因而需要充分满足相应的设计要求，将能够更好的发挥截面的优势和使用功能。柱顶应力较为集中，同时梁支座处的钢筋使用量较大，具体进行设计计算工作的时候，需要从实际情况出发，进行合理的分析调整工作，调整柱顶位置的配筋情况，使其具有较好的科学性和合理性。

5 结束语

做好加腋大板结构体系的设计工作，需要从梁截面和板截面的实际情况出发，采用合适的计算软件建立准确的有限元模型，对加腋大板结构体系进行分析计算，将能够更好的分析加腋大板体系结构的总体受力情况。此外，采用加腋大板结构，可有效控制梁板的含钢量，起到较好的经济效果。