地下室頂板中加腋大板結構體系的設計與應用

劉明峰

（中鐵上海設計院集團有限公司長沙設計院，湖南 長沙 410018）

由于地下室的頂板覆土較重，跨度一般較大，頂板厚度較大，現(xiàn)在很多項目常把地下室頂板用作地上結構的嵌固端，為了滿足《建筑抗震設計規(guī)范》中地上結構相關標準應采用梁板結構的要求，讓地下室頂板加腋大板結構體系成為越來越多人的選擇。

1 工程案例

在某市中心高層建筑地下室，結構形式采用框架結構，整個地下車庫的長度為210 mm，寬度為120 mm，地下室高度為4 m。在該地下室應用過程中，主要以停放車輛為主，各個柱子之間的間距在8 m左右，地下室頂板作為其地上部分的嵌固部位。總體來說，整個地下室頂板樓蓋體系比較常規(guī)，為滿足《建筑抗震設計規(guī)范》中對嵌固部位的要求與地上結構相關的范圍，需采用梁板結構。在實際結構設計操作上，由于地下車庫頂板的覆土厚度較大，而且相關建設方對整個地下車庫的經(jīng)濟指標設計提出了明確要求。因此，在具體車庫頂板設計上，采用加腋大板結構，并將重點內(nèi)容集中在框架主梁設計上，減少次梁的設置，而車庫頂板則是在主梁處進行豎向加腋。

2 加腋大板結構設計

2.1 結構原理

在整個加腋大板結構體系設計上，主要指在現(xiàn)澆混凝土框架結構中，僅對框架主梁進行全面設計，并不對次梁進行設計，而且還將樓板直接支撐在主梁上，并添加一些豎向加腋平板。一般來說， 在普通加腋大板結構形式應用過程中，加腋大板支座下的配筋通常比較大，為將實際支座配筋降低，就需要將整體加腋大板厚度進行增加，此時加腋大板支座出的高度同樣也會增加，自身重量也會得到強化。另外，站在整個加腋大板結構型式設計上，僅需要在樓板端部支座處增加板的厚度即可，整個跨中加腋大板厚度和質(zhì)量均不會出現(xiàn)較大變化。此時，樓板支座截面處的配筋數(shù)量得到了穩(wěn)步降低，不至于將板支座和跨中彎矩增加太多，結構自身的經(jīng)濟指標也會得到進一步降低。

2.2 加腋大板體系的應用優(yōu)勢

在建筑地下室頂板設計上，主要以加腋大板結構體系為主，進而實現(xiàn)整個樓面負荷的進一步提升，其防水和抗?jié)B效果也會得到全面改善，以此來滿足當前建筑結構的設計需求。首先，整個加腋大板結構體系受力模式較好。在樓板設計上，還需要滿足人們具體的使用需求，借助于雙向拱結構，將具體設計流程全面展示出來，并按照具體的平面板結構要求，將受力原理和外形方面優(yōu)勢更好的展示出來。其次，該項施工過程較為便捷。在該種施工結構模式中，不需要對次梁平板結構進行應用，便捷性極為明顯，而且在模板安裝和制作等操作上，也能節(jié)省一部分時間和材料，最終實現(xiàn)施工時間的有效控制，確保整個施工項目可以在規(guī)定時間內(nèi)完成。

3 地下室頂板采用加腋大板結構的應用

3.1 加腋大板結構分析的常用軟件

在加腋大板應用上，整個板端支座處五分之一屬于是變截面平板，而且其跨中部分屬于等截面平板，在該結構形式設計上，可以使用普通計算方式，將跨板和支座處的內(nèi)力展示出來。但在該種計算方式下，很容易受到相關因素影響而出現(xiàn)誤差。為此，在實際結構設計中，工作人員可以將有限元分析方式應用其中，并借助于YJK、ETABS等程序，將更好的計算效果展示出來，進而得出更加合理的樓板配筋信息，確保其精度和可靠性與工程要求相符。

3.2 不同頂板形式的經(jīng)濟指標比較

除了加腋大板結構應用形式之外，在整個地下室建設中還會出現(xiàn)一些其他類型的結構，井字梁結構便是其中之一。站在該結構應用角度來說，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范圍內(nèi)， 在頂板設計上， 主要應用的混凝土類型為C30。除此之外，十字梁機構也能在地下室頂板施工過程中發(fā)揮出作用，其主梁和次梁的規(guī)格分別為400 mm×900 mm以及250 mm×750 mm，在混凝土型號確定上，與井字梁保持一致。分析具體加腋板結構方案受力情況，需要將各項方案中的荷載設計情況展示出來，此時，結構計算軟件的應用顯得尤為重要，經(jīng)過全面比對之后，整個混凝土和配筋情況便會充分展示出來。首先，在加腋大板結構方案設計上，所涉及的混凝土使用量約為0.45 m3/m2，鋼筋使用數(shù)量大約為37 kg/m2。其次，如果是十字梁結構方案，其混凝土使用量約為0.3 m3/m2，鋼筋使用量約為43 kg/m2。如果是井字梁結構，則混凝土和鋼筋的使用量分別為0.34 m3/m2和45 kg/m2。從上述統(tǒng)計結果中可以看出，加腋大板在設計過程中耗費的混凝土數(shù)量較多，但鋼筋的使用量較少，這與具體設計工作要求相符。

3.3 結構受力情況分析

在整個加腋大板結構受力情況計算上，為了確保受力結構目標的全面分析，有限元分析軟件的應用顯得尤為重要。在借助于軟件計算之后， 整個板面的彎矩變化幅度較大，尤其是在變截面之中體現(xiàn)的異常明顯。但在等截面之中，其彎矩的變化幅度并不大，即使存在一部分較大彎矩，均是由計算截面較高的加腋大板結構所承擔。除此之外，需要充分滿足相關設計要求，并將界面優(yōu)勢和使用功能全面展示出來。除此之外，由于柱頂?shù)膽δ軌蛘故境黾行蕴攸c，而且整個梁制作處的鋼筋使用量偏大，為了將具體的設計計算工作情況展示出來，人們需要從實際角度著手，實現(xiàn)有效分析和調(diào)整，做好配筋等內(nèi)容的了解工作，最終將受力情況的科學性和合理性結合起來，從而為后續(xù)工作的開展奠定基礎。

3.4 具體構造措施

在實際板厚設計上，一般地下室柱網(wǎng)厚度集中在8.0～9.0 m內(nèi)，在梁邊加腋高度設計上，主要以板厚2～2.5倍為準。除此之外，在加腋斜率計算上，具體范圍集中在1∶4～1∶8之間。站在板底配筋角度看，可以按照最小配筋量和跨中計算值，進而實現(xiàn)最大指配置，而且在加腋處進行斜筋設計時，如果板厚度較薄，對最小配筋率進行應用即可，整個跨中底筋與加腋處斜筋相互搭接數(shù)值應該集中在20 d左右。站在裂縫控制角度來說，同樣需要借助于有限元分析法，將整個計算彎矩準永久值作為裂縫的彎矩控制數(shù)值，整個板面控制裂縫不會大于0.2 mm，裂縫控制也要低于0.3 mm。

4 結語

綜上所述，想要確保加腋大板結構體系設計工作的完整性，需要從梁截面和板截面著手，應用計算軟件，最終得到準確的有限元模型。借助于該模型，工作人員可以實現(xiàn)對該類加腋大板結構的總體受力分析。除此之外，該種方式還可以對梁板中含鋼量進行全面控制，從而使加腋大板結構的經(jīng)濟作用更佳。