加腋大板楼盖结构受力机理及结构合理性对比分析

齐旭辉

深圳榕亨实业集团有限公司 广东省深圳市 518014

摘 要：针对加腋大板这种新型楼盖体系，分析了钢筋混凝土加腋大板的结构原理、计算要点、受力特点。在统一工况下，对比分析了单向双次梁楼盖、十字梁楼盖、常规大板楼盖、加腋大板楼盖、无梁楼盖这5种最为常用的楼盖结构，通过钢筋用量及混凝土单位面积折算厚度等参数对比，分析了加腋大板楼盖结构的优势。通过研究、分析可以看出，加腋大板楼盖结构是一种结构受力合理、经济技术优越的结构体系。研究成果对实际设计工作具有重要的指导意义。

关键词：加腋大板；受力特点；经济性

中图分类号：TU93 文献标识码：A 文章编号：

Comparative Analysis of Stress Mechanism and structural rationality of large slab floor with haunches

Qi Xuhui

Shenzhen Rongheng Industrial Group Co. , Ltd. , Shenzhen 518014, Guangdong Province

Abstract：Based on the new floor system of reinforced concrete slab with large haunch, the structural principle, calculation points and stress characteristics of reinforced concrete slab with large haunch are analyzed. The five most commonly used floor structures, namely, one-way double-beam floor, cross-beam floor, conventional slab floor, haunched slab floor and flat slab floor, are compared and analyzed under unified working conditions, through the comparison of the parameters such as the amount of reinforcement and the equivalent thickness of concrete unit area, the advantages of the floor structure with large slab with haunch are analyzed. Through the research and analysis, it can be seen that the floor structure with haunched large slab is a structure system with reasonable force and superior economy and technology. The research results are of great significance to the actual design work

Keywords：Haunched plate; force characteristics; Economy

0引言

随着城市建设的步伐加快，人们对生活居住品质的要求日益增高。城市土地资源稀缺和地产需求快速扩大形成了一对矛盾体。面对高昂的地价、房价和接近饱和的汽车存量，人们希望充分利用地下室，各界对地下室的投入和关注逐步加大，同时建筑规范也对车位有了更为严格的配比要求。建设大面积地下室存在施工规模大、难度高和成本高等缺点^[1]。因此，越来越多的研究者对地下室楼盖结构进行研究，加腋大板是一种应用非常广泛的结构形式。

(a) 加腋大板结构平面示意图

(b) 1-1剖面图

(c) 2-2剖面图

图1 加腋大板结构构造示意图

Fig. 1 schematic diagram of haunched large plate structure

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^[2-3]。由于地下室顶板荷载比较大，板厚较厚，且板在与梁交接处的负弯矩往往起控制作用，板与梁交接处加腋这样的设计使得板厚与弯矩变化相一致，从而减少配筋，达到结构布置最合理化，如图1所示。

1 加腋大板受力及优势分析

1.1计算要点及受力机理

加腋大板计算时应考虑梁板的共同作用；在导荷方式上，不宜采用传统的梯形导荷方式，宜采用有限元导荷，内力计算需要考虑梁的竖向变形对板边界的影响^[4-5]。楼板宜按弹性板参与整体计算，使楼板和梁变形协调，共同承担荷载。

加腋大板的传力是直接通过楼板以均布荷载的形式传递给框架梁，支座弯矩随加腋高度的增加而逐步加大，但在加腋高度不变时几乎不随坡度的变化而变化，而跨中弯矩由于端部加腋后刚度增加，力流分布趋向刚度较大的部位，跨中弯矩随着加腋高度的增加而逐渐减少。根据上述特点以及规范要求，加腋大板跨中板厚可取板跨的1/45~1/50，加腋高度一般取跨中板厚的1.5~2.0 倍，每边加腋范围为跨度的1/6~1/4。

1.2加腋板结构优势

通过使用加腋整间大板结构后，楼面荷载具备最大限度的承受力，使防水抗渗标准达到设计要求，该结构具有较强的合理性和科学性^[6-7]。

（1）构件受力合理

楼板厚度要满足楼层的设计标准，并对楼板强度和刚度优势进行全面展示，对楼板跨度进行最大程度的延展。假如增设次梁在平面以外刚度很大的平板上，此位置增设的楼板不会起任何作用。加腋整间大板时，使用的主要结构为双向拱壳结构。在设计时，将其看作平面板结构，在空间结构上对其外形和受力原理进行全面展示。对于框架梁，整间大板不会实现均匀的传递荷载，即使三角形或梯形荷载也比加设次梁而形成的集中荷载分布得更均匀。

（2）施工便利

对整个施工情况而言，不进行次梁平板设置更方便。在绑扎钢筋和安装制作模板时可节省时间和原材料，使施工时间大幅缩减，有助于工程按时交工。

（3）经济技术指标较优。

从结构受力的基本原则衡量，加腋大板传力途径直接，如果构件截面选取合理、内力分布均匀，则技术经济指标较优。与常规梁板结构布置相比，加腋大板结构的梁板混凝土用量略少。

（4）空间开阔，感观舒适。

在地下室加腋板结构的设计因无次梁，扩大了使用空间，感观上简洁、大方，使地下室格局开阔，营造出良好舒适的视觉享受和宽敞的空间环境。

2不同类型屋盖结构对比分析

根据目前地下室顶板常用的结构形式，为研究加腋大板结构的力学合理性及经济性。本次选择单向双次梁楼盖、十字梁楼盖、常规大板结构、加腋整间大板楼盖、无梁楼盖作为比较对象。

2.1基本情况

为了达到对比各种结构形式工程量的目的，模拟了一个统一的基本工况，对比分析单向双次梁楼盖、十字梁楼盖、常规大板楼盖、加腋大板楼盖、无梁楼盖5种楼盖结构形式用于地下室普通荷载顶板的工程量。

地下车库总面约8.3万m²，主梁标准跨度8.1m，净空要求2.8m，层高4m，非主楼地下室（纯地下室车库顶）区域地下室一层；

考虑顶板覆土2.0m，土体容重取20kN/m²，地下室顶面恒荷载为40kN/m²，地库顶板施工活荷载取5kN/m²；

顶板混凝土采用C35，混凝土柱采用C40，地下车库顶板钢筋考虑HRB400或CRB600H两种，无梁楼盖及其余钢筋均采用HRB400；

(a)单向双次梁楼盖 (b)十字梁楼盖

(c)常规大板楼盖 (d)无梁楼盖

(e)加腋大板楼盖 (f)加腋大板剖面

图2 不同类型屋盖结构布置图

表1 不同类型屋盖结构截面信息

结构类别	梁 （mm）	板 （mm）	柱 （mm）	加腋板高长/高（mm）
单向双次梁	400x900 500x1100	300x900	250	600x600
加腋 大板	500x800/1100	300	600x600	1800/100
常规 大板	500x900（主） 300x900（次）	300	600x600
十字梁楼盖	500x900（主） 300x900（次）	250	600x600

2.2计算结果对比

结构形式	钢筋工程量（kg）			钢筋工程量合计（kg/m2） （屋盖体系：梁+板构件）		单位面积折算厚度 （m）
	梁构件钢筋	板构件钢筋
	HRB400（kg/m2）	HRB400（kg/m2）	CRB600H（kg/m2）
				全部HRB400（kg/m2）	HRB400+ CRB600H（kg/m2）
单向双次梁楼盖	47.232	15.800	14.670	63.032	61.902	0.396
十字梁楼盖	48.759	16.507	12.853	65.266	61.612	0.394
常规大板楼盖	33.088	39.023	35.603	72.111	68.691	0.390
加腋整间大板楼盖	27.132	43.857	38.008	70.989	65.140	0.423
无梁楼盖结构	-	59.123	-	59.123	-	0.534

表2 不同结构形式的地下车库顶板的工程量对比

（1）通过上表可知，传统楼盖形式的单向双次梁楼盖与十字梁楼盖相比，单向次梁更经济，但由于单向双次梁结构一侧梁高太大，仅适用于层高要求不高，适用与荷载不是特别大的情况，而地下室顶板恒载重量较重（如覆土、消防车道等），地下室的层高取决于地下室的梁高，单从工程量角度而言，传统楼盖形式采用十字梁方案较为合理。

（2）常规大板楼盖与前两种传统楼盖相比混凝土工程量相当，钢筋工程量高出6.8~9kg/m2，但其大幅度减小了施工及模板的费用，具有施工周期快、外观效果好等优势。

（3）加腋整间大板楼盖是在常规大板楼盖中衍生出的一种新的结构形式，在梁、板支座处通过加腋增加了砼构件的截面高度，有效减小了钢筋用量，与常规大板楼盖相比，中间跨梁高有所降低，钢筋用量上具有一定优势，但混凝土用量上略有增加。

（4）无梁楼盖结构的混凝土用量单位面积折算厚度比其他结构形式高出0.11~0.14m，但其钢筋工程量相比最小，无梁楼盖的优势是显而易见的，且无梁楼盖可降低地下室层高，综合考虑基坑开挖深度、回填土方、抗浮措施、围护结构减少量、施工及模板的减少费用等因素，无梁楼盖结构在工程量方面占据绝对优势。

5 结论

(1) 加腋大板用钢量最省，至少可以节省12 %，混凝土用量加腋大板略多，总体造价最优，同时加腋大板主梁比传统楼盖主梁高度低，在地下室净高一定的情况下，可以减少地下室土方开挖量及竖向结构构件的钢筋混凝土量。可见地下室顶板采用加腋大板经济性优势明显。

(2)通过对地下室顶板采用加腋大板体系设计原理、计算要点、受力特点及相应截面构造分析，结合实际案例，总结出加腋大板是一种受力合理、施工快捷、经济优势明显的结构形式。

参考文献：

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