建筑工程中地下室頂板加腋的設(shè)計分析

盧樹添

（筑博設(shè)計股份有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528000）

1 工程概況

某項目為二類居住用地兼容商業(yè)設(shè)施用地，位于佛山市三水區(qū)云東海街道三水大道西側(cè)及三水新城核心區(qū)的中軸線地段，北臨三水荷花世界風景區(qū)，具有得天獨厚的景觀資源。其規(guī)劃用地指標為：用地藍線面積為150 331.9m2，綜合容積率≤3.0，建筑密度≤30%，綠地率≥35%，建筑限高120m。其中，地塊北面商業(yè)設(shè)施用地的建筑限高為40m。項目用地呈南北向的長條形獨立地塊，北臨府南路，南接桃園路，東鄰興文路，西接荷園路，地塊形狀較為平整。項目配套齊全、交通便利，具有“南國水都、水秀荷香”的生態(tài)景觀格局，適合打造“城市生態(tài)宜居中心”的居住小區(qū)。該工程設(shè)計抗震烈度為6級，設(shè)計地震的加速度為0.05g。

2 加腋板結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

通過使用加腋整間大板結(jié)構(gòu)后，樓面荷載具備最大限度的承受力，使防水抗?jié)B標準達到設(shè)計要求，該結(jié)構(gòu)具有較強的合理性和科學性。

2.1 構(gòu)件受力

樓板厚度要滿足樓層的設(shè)計標準，并對樓板強度和剛度優(yōu)勢進行全面展示，對樓板跨度進行最大程度的延展。假如增設(shè)次梁在平面以外剛度很大的平板上，此位置增設(shè)的樓板不會起任何作用。加腋整間大板時，使用的主要結(jié)構(gòu)為雙向拱拱殼結(jié)構(gòu)。在設(shè)計時，將其看作平面板結(jié)構(gòu)，在空間結(jié)構(gòu)上對其外形和受力原理進行全面展示。對于框架梁，整間大板不會實現(xiàn)均勻的傳遞荷載，即使三角形或梯形荷載也比加設(shè)次梁而形成的集中荷載分布得更均勻。

2.2 施工便利

對整個施工情況而言，不進行次梁平板設(shè)置更方便。在綁扎鋼筋和安裝制作模板時可節(jié)省時間和原材料，使施工時間大幅縮減，有助于工程按時交工。

2.3 室內(nèi)舒適

在空間感觀上不出現(xiàn)次梁，在未吊頂?shù)氖覂?nèi)上空架設(shè)管線后，室內(nèi)空間的整體感觀較簡潔，居住者的室內(nèi)空間環(huán)境更舒適。

2.4 經(jīng)濟技術(shù)指標合理

對于加腋整間大板結(jié)構(gòu)來說，其技術(shù)指標非?？茖W，構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)整齊，截面選擇合理，構(gòu)件受力均勻，滿足結(jié)構(gòu)均勻受力的所有標準。加腋整間大板結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，其混凝土和構(gòu)件配筋用量少。

3 加腋大板體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

3.1 結(jié)構(gòu)類型

加腋大板較厚，給梁板結(jié)構(gòu)造成的影響較大。設(shè)計時可采取梁板共同作用的辦法，協(xié)調(diào)板與梁的變形情況，按照標準設(shè)置梁的剛度系數(shù)。使用有限元進行導(dǎo)荷，加腋大板具有明顯的空間作用，可將其劃分到彈性板范疇，對板平面內(nèi)、外的剛度進行全面考慮。加腋大板的跨度較大，頂板承受荷載大。梁體受壓力和拉力作用，在對梁進行配筋時，需要對軸力進行全面考慮。加腋大板按照彈性板的模型標準進行計算，對梁板的共同作用進行全面考慮。加腋大板結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 加腋大板結(jié)構(gòu)

3.2 加腋大板結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1）板厚 通常情況下，地下室柱網(wǎng)一般為8m左右，梁邊加腋位置的總高度可達板厚的2倍多，在對加腋長度設(shè)計時，可按照板面凈跨度的1/5左右選取。

2）負彎矩主要被樓板加腋位置承擔，板面受壓區(qū)為加腋大板底部位置，因此在設(shè)計樓板加腋位置的板底斜筋時，可按照加腋板跨中厚度的最小配筋率進行設(shè)置。

3）在對加腋樓板支座位置的板面負筋進行設(shè)計時，使用的主要形式為通長筋與附加筋相結(jié)合的方法。按照最小配筋率的標準設(shè)計板面配筋，使用雙向的通常配筋為最佳。

4）在設(shè)置板底配筋時，按照跨中計算值最大值設(shè)置，配筋梁按照最低標準設(shè)置，在對加腋位置的構(gòu)造筋配置時，按照板厚較薄位置的配筋率進行設(shè)置。在搭接加腋位置斜筋和跨中位置底筋時，搭接寬度需要保持在20d左右。

5）控制裂紋 在進行有限元分析時，控制裂紋的彎矩值通過計算彎矩永久值實現(xiàn)。板面裂紋的最大值不大于0.2mm，板底控制裂紋的最大值不大于0.3mm。

6）在對加腋位置設(shè)置時，嚴格按照圖紙施工。加腋位置構(gòu)造的具體情況如圖2所示。

圖2 加腋位置構(gòu)造

4 對比加腋大板結(jié)構(gòu)與常規(guī)結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性

在對地下室的柱網(wǎng)進行設(shè)計時，其規(guī)格為8.4m×8.4m，頂板覆土厚度為1.6m左右，使用強度等級為C30的混凝土澆筑梁板。施工過程中可選擇的施工方案有3種：加腋大板結(jié)構(gòu)、井字梁樓蓋和單向梁樓蓋。3種施工方案的經(jīng)濟性比較情況如表1所示。

表1 不同方案經(jīng)濟性對比

5 結(jié)構(gòu)受力情況

在分析結(jié)構(gòu)受力情況時，使用常規(guī)軟件無法實現(xiàn)對加腋大板結(jié)構(gòu)的有效研究，因此，在運算時，需使用Midas Gen軟件。截面隨時發(fā)生改變，使用實體單元結(jié)構(gòu)較適合。在向Midas Gen軟件中導(dǎo)入信息時，可使用CAD軟件操作，在軟件中實現(xiàn)實體模型的轉(zhuǎn)化，從而形成實體單元，使工程的精準度得到保障。在分析時，結(jié)構(gòu)模型可以創(chuàng)建成為柱跨式。在對荷載情況進行運算時，得出以下結(jié)論：①處于變截面范圍內(nèi)時，板面彎矩較大，處于等截面范圍內(nèi)時，板面彎矩較小，大部分彎矩被加腋大板的翼緣位置承擔，達到設(shè)計標準，截面得到較好運用；②大板底部截面范圍內(nèi)沒有彎矩存在時，底筋可以不斷開，從而使設(shè)計要求得到滿足；③柱頂位置的應(yīng)力集中，梁支座鋼筋的設(shè)計較多，在進行計算時，可依據(jù)實際情況進行調(diào)整，還要科學整合柱頂位置的配筋情況，使其滿足實際需求。

6 結(jié)語

在進行大體積地下室結(jié)構(gòu)施工時，頂板結(jié)構(gòu)體系的選擇直接影響工程造價。以實際工程為例，對建筑工程中地下室頂板的加腋設(shè)計進行分析，得出該技術(shù)具有施工成本低、施工便利等優(yōu)點，值得在工程中推廣和應(yīng)用。