地下室顶板中加腋大板结构体系的设计与应用

刘明峰

（中铁上海设计院集团有限公司长沙设计院，湖南 长沙 410018）

由于地下室的顶板覆土较重，跨度一般较大，顶板厚度较大，现在很多项目常把地下室顶板用作地上结构的嵌固端，为了满足《建筑抗震设计规范》中地上结构相关标准应采用梁板结构的要求，让地下室顶板加腋大板结构体系成为越来越多人的选择。

1 工程案例

在某市中心高层建筑地下室，结构形式采用框架结构，整个地下车库的长度为210 mm，宽度为120 mm，地下室高度为4 m。在该地下室应用过程中，主要以停放车辆为主，各个柱子之间的间距在8 m左右，地下室顶板作为其地上部分的嵌固部位。总体来说，整个地下室顶板楼盖体系比较常规，为满足《建筑抗震设计规范》中对嵌固部位的要求与地上结构相关的范围，需采用梁板结构。在实际结构设计操作上，由于地下车库顶板的覆土厚度较大，而且相关建设方对整个地下车库的经济指标设计提出了明确要求。因此，在具体车库顶板设计上，采用加腋大板结构，并将重点内容集中在框架主梁设计上，减少次梁的设置，而车库顶板则是在主梁处进行竖向加腋。

2 加腋大板结构设计

2.1 结构原理

在整个加腋大板结构体系设计上，主要指在现浇混凝土框架结构中，仅对框架主梁进行全面设计，并不对次梁进行设计，而且还将楼板直接支撑在主梁上，并添加一些竖向加腋平板。一般来说， 在普通加腋大板结构形式应用过程中，加腋大板支座下的配筋通常比较大，为将实际支座配筋降低，就需要将整体加腋大板厚度进行增加，此时加腋大板支座出的高度同样也会增加，自身重量也会得到强化。另外，站在整个加腋大板结构型式设计上，仅需要在楼板端部支座处增加板的厚度即可，整个跨中加腋大板厚度和质量均不会出现较大变化。此时，楼板支座截面处的配筋数量得到了稳步降低，不至于将板支座和跨中弯矩增加太多，结构自身的经济指标也会得到进一步降低。

2.2 加腋大板体系的应用优势

在建筑地下室顶板设计上，主要以加腋大板结构体系为主，进而实现整个楼面负荷的进一步提升，其防水和抗渗效果也会得到全面改善，以此来满足当前建筑结构的设计需求。首先，整个加腋大板结构体系受力模式较好。在楼板设计上，还需要满足人们具体的使用需求，借助于双向拱结构，将具体设计流程全面展示出来，并按照具体的平面板结构要求，将受力原理和外形方面优势更好的展示出来。其次，该项施工过程较为便捷。在该种施工结构模式中，不需要对次梁平板结构进行应用，便捷性极为明显，而且在模板安装和制作等操作上，也能节省一部分时间和材料，最终实现施工时间的有效控制，确保整个施工项目可以在规定时间内完成。

3 地下室顶板采用加腋大板结构的应用

3.1 加腋大板结构分析的常用软件

在加腋大板应用上，整个板端支座处五分之一属于是变截面平板，而且其跨中部分属于等截面平板，在该结构形式设计上，可以使用普通计算方式，将跨板和支座处的内力展示出来。但在该种计算方式下，很容易受到相关因素影响而出现误差。为此，在实际结构设计中，工作人员可以将有限元分析方式应用其中，并借助于YJK、ETABS等程序，将更好的计算效果展示出来，进而得出更加合理的楼板配筋信息，确保其精度和可靠性与工程要求相符。

3.2 不同顶板形式的经济指标比较

除了加腋大板结构应用形式之外，在整个地下室建设中还会出现一些其他类型的结构，井字梁结构便是其中之一。站在该结构应用角度来说，其主梁截面需要控制在400 mm×900 mm，次梁截面需要保持在250 mm×650 mm范围内， 在顶板设计上， 主要应用的混凝土类型为C30。除此之外，十字梁机构也能在地下室顶板施工过程中发挥出作用，其主梁和次梁的规格分别为400 mm×900 mm以及250 mm×750 mm，在混凝土型号确定上，与井字梁保持一致。分析具体加腋板结构方案受力情况，需要将各项方案中的荷载设计情况展示出来，此时，结构计算软件的应用显得尤为重要，经过全面比对之后，整个混凝土和配筋情况便会充分展示出来。首先，在加腋大板结构方案设计上，所涉及的混凝土使用量约为0.45 m3/m2，钢筋使用数量大约为37 kg/m2。其次，如果是十字梁结构方案，其混凝土使用量约为0.3 m3/m2，钢筋使用量约为43 kg/m2。如果是井字梁结构，则混凝土和钢筋的使用量分别为0.34 m3/m2和45 kg/m2。从上述统计结果中可以看出，加腋大板在设计过程中耗费的混凝土数量较多，但钢筋的使用量较少，这与具体设计工作要求相符。

3.3 结构受力情况分析

在整个加腋大板结构受力情况计算上，为了确保受力结构目标的全面分析，有限元分析软件的应用显得尤为重要。在借助于软件计算之后， 整个板面的弯矩变化幅度较大，尤其是在变截面之中体现的异常明显。但在等截面之中，其弯矩的变化幅度并不大，即使存在一部分较大弯矩，均是由计算截面较高的加腋大板结构所承担。除此之外，需要充分满足相关设计要求，并将界面优势和使用功能全面展示出来。除此之外，由于柱顶的应力能够展示出集中性特点，而且整个梁制作处的钢筋使用量偏大，为了将具体的设计计算工作情况展示出来，人们需要从实际角度着手，实现有效分析和调整，做好配筋等内容的了解工作，最终将受力情况的科学性和合理性结合起来，从而为后续工作的开展奠定基础。

3.4 具体构造措施

在实际板厚设计上，一般地下室柱网厚度集中在8.0～9.0 m内，在梁边加腋高度设计上，主要以板厚2～2.5倍为准。除此之外，在加腋斜率计算上，具体范围集中在1∶4～1∶8之间。站在板底配筋角度看，可以按照最小配筋量和跨中计算值，进而实现最大指配置，而且在加腋处进行斜筋设计时，如果板厚度较薄，对最小配筋率进行应用即可，整个跨中底筋与加腋处斜筋相互搭接数值应该集中在20 d左右。站在裂缝控制角度来说，同样需要借助于有限元分析法，将整个计算弯矩准永久值作为裂缝的弯矩控制数值，整个板面控制裂缝不会大于0.2 mm，裂缝控制也要低于0.3 mm。

4 结语

综上所述，想要确保加腋大板结构体系设计工作的完整性，需要从梁截面和板截面着手，应用计算软件，最终得到准确的有限元模型。借助于该模型，工作人员可以实现对该类加腋大板结构的总体受力分析。除此之外，该种方式还可以对梁板中含钢量进行全面控制，从而使加腋大板结构的经济作用更佳。