建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计分析

段炼

湖北省工业建筑集团有限公司设计咨询分公司湖北武汉430064

摘要：为更好的满足大众对建筑地下室结构质量及稳固性需求，相关设计人员也应将关注的重点放在建筑地下室顶板加腋大板体系结构有效规划上，切实提高建筑工程总体经济利益，促进建筑工程稳定有序的建设进程。

关键词：建筑地下室；顶板加腋大板体系结构；设计

前言：随着社会经济的快速发展，高层建筑数量及规模逐年扩大，建筑地下室也由原有井字梁、十字梁等结构衍生出了顶板加腋大板等新型结构体系，为提高地下室稳固性，节约工程造价奠定了坚实的基础。

1、建筑地下室顶板加腋大板体系结构理论分析

在建筑地下室顶板加腋大板体系结构中，现浇结构柱网内仅设置框架梁，楼板由斜腋形式的平板构成。同时，建筑地下室顶板结构设计期间需依据最大弯矩设置整跨度，导致支座两端的钢筋难以得到充分利用。故为切实提升钢筋利用率，可在原有基础上增加支座受力截面，降低弯矩实际数值，确保顶板质量的不会在原有基础上增大[1]。而顶板加腋大板体系结构的出现就有效缓解了上述问题，经过对顶板加腋大板体系对等截面厚板的运算，在厚板净跨度有效范围进行加腋处理，更好的控制混凝土用量，确保底部钢筋可满足底板压力，节约了更多的钢筋量。不仅如此，在顶板加腋大板体系结构设计中，加腋板面积增大，钢架梁刚度也应随之提升，需相关设计人员深入分析地下室结构中矩形梁配筋及翼缘配筋量，在保障建筑地下室结构稳定的基础上，提高建筑工程整体经济利益。

2、建筑地下室顶板加腋大板体系结构特征

顶板加腋大板体系结构可更好的满足建筑地下室结构所需承受的楼面荷载力，提高地下室顶板整体防渗水性，延长地下室使用寿命。从顶板加腋大板体系结构设计角度分析，该结构的特征主要体现在以下几个方面：

2.1提升构件受力的合理性

在建筑地下室实际设计期间，相关设计人员应确保楼板厚度满足楼层需求，提升地下室顶部厚板的刚度及强度，将厚板进行最大限度的延伸。不仅如此，顶板加腋大板体系中的整间大板为双向供壳空间结构，相较于其他地下室结构而言，双向供壳空格键结构空间作用力强，外形及受力机理更加明显，大大优于地下室原有平面构件[2]。同时，在建筑地下室框架梁中，顶板加腋大板体系结构整间大板荷载力均衡度高，框架梁弯矩峰值小，使得框架梁截面及其刚性性能够充分的在顶板加腋大板体系结构中展示出来，切实提高了建筑地下室构件的受力合理性。

2.2提高工程施工效率

由于建筑地下室顶板加腋大板体系结构不需要设置其他次梁，实际施工效率明显高于其他结构地下室。不仅如此，在顶板加腋大板体系结构施工过程中，模板制作及安装、钢筋的绑扎等工序更为简单，降低了施工人员工作量及工作难度，有效控制了地下室结构施工与使用期间危险事故的发生几率。而顶板加腋大板体系结构实际施工用料也少于其他结构，对促进建筑地下室工程又好又快的建设进程及经济利益最大化目标的实现具有重要影响。

2.3满足工程经济建设指标

将顶板加腋大板体系结构应用在建筑地下室结构中也可切实满足工程经济建设的指标，促进工程经济利益最大化目标的实现。具体而言，顶板加腋大板体系结构内各构件分布科学，整板截面选取合理，结构受力效果更为均衡[2]。不仅如此，与地下室常规结构相比，顶板加腋大板体系结构的混凝土用量更小，构件内配筋数量少，大大提升了建筑地下室结构设计期间各资源配置的优化度，帮助建设部门节省下更多的资金。

2.4空间观感强

建筑地下室顶板加腋大板体系结构没有次梁，地下室上空架设的水电消防管线少，因此结构空间观感强，给人的观感体验较为舒适。同时，此种空间结构也会大大提升地下室的通风性，防止空间内潮湿空气较多对结构稳定性造成的不良影响，对提高地下室结构安全具有重要意义。

3、建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计案例分析

3.1工程概况

以某高层建筑施工项目为例，该建单层地下室结构总面积为7.5万平方米，采用框架结构，框架内柱网尺寸为8米[3]；地下室顶板覆土层为1.4米。依据国家就有关部门针对建筑地下室结构抗震设计颁布的明文规定，地下室地上结构采用了梁板式结构，顶板结构上部为嵌固端。同时，由于建设单位对地下室用钢量提出了较高要求，因此需在地下室中应用顶板加腋大板体系结构，通过不设置次梁的方式降低结构内各构件配筋量，确保工程最大化经济利益。

3.2建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计流程

在建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计期间，相关设计人员可通过积分运算的方式，提取到结构内不同截面的聂丽，并依据混凝土结构特征，对地下室各构件的配筋及裂缝参数数据进行严谨的计算。具体而言，顶板加腋大板体系结构设计流程主要有：第一，依据顶板加腋大板体系结构中梁截面和板截面具体情况，建立起有效的有限元受力模型，并对各构件实际荷载情况进行深入分析；第二，采用建筑结构设计软件建立起顶板加腋大板体系结构截面模型进行的计算；第三，明确顶板加腋大板体系结构内梁腹板所承受的弯矩比例，在弯矩折减过后在进行配筋[4]。针对建筑地下室结构裂缝要求，准确计算出弯矩校核裂缝宽度；第四，利用有限元分析方式，明确计算出顶板加腋大板体系结构的中加腋板配筋量，同时验算出梁翼配筋是否满足地下室结构裂缝控制要求。通过对顶板加腋大板体系结构设计的深入研究，不难发现在地下室结构中使用十字梁或井字梁的造价远高于顶板加腋大板体系结构。

3.3顶板加腋大板体系结构受力情况

由于顶板加腋大板体系结构无法在常规设计软件中分析，因此在计算顶板加腋大板体系受力情况时，就应选择更加先进的设计元件，将CAD平面图例导入到设计软件的设计模型中，通过软件内网格的不断转换形成实体单元，切实提升顶板加腋大板体系结构设计中的精确性。经过分析得出，顶板加腋大板体系结构中变截面范围之内的板面弯矩很大，等截面范围内弯矩较小；顶板加腋大板中翼缘承载了大部分弯矩[5]。顶板加腋大板体系结构柱顶应力较为集中，梁支座钢筋很大，需在实际计算过程中对配筋情况进行合理调整。

3.4建筑地下室设计方案对比

通过对井字结构、十字梁结构及顶板加腋大板体系结构的设计分析，采用井字梁结构与十字梁结构的梁构件配筋量相似，但楼板配筋差别较大，十字梁楼盖一般需在双层双向配筋的基础上增加支座负筋量。从结构含钢量来看，井字梁含钢量最小，但需要延长工期；顶板加腋大板体系结构含钢量适中，配筋数量少；十字梁含钢量最大。

总结：总而言之，建筑地下室顶板加腋大板体系结构的优化对降低工程造价，提升地下室结构整体稳定性具有重要意义。因此在建筑地下室顶板加腋大板体系结构的实际设计中，相关工作人员就应明确建筑工程实际需求，充分结合其他工程施工图纸内的设计案例，切实提升建顶板加腋大板体系结构稳定性，促进建筑工程经济利益最大化目标的实现。

参考文献：

[1]范松伟.建筑地下室顶板加腋大板体系结构设计[J].工程建设与设计，2015，(08):47-49.

[2]赵耀宗.地下室顶板采用加腋大板体系结构设计案例浅析[J].企业技术开发,2014,33(14):21+23.

[3]谢娜,赵志明,王干,赵建忠.苏州某纯地下车库顶板结构体系的经济性分析研究[J].江苏建筑,2014(05):38-41.

[4]倪建文.加腋大板在地下室顶板中的应用及其计算方法[J].低碳世界，2017，(06):163-164.

[5]汝振.地下室顶板结构形式技术经济性对比分析[A].中国建设科技集团股份有限公司、中国建筑科学研究院、中国土木工程学会、《建筑结构》杂志社:,2015:4.