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浅析地下室顶板结构设计中加腋梁板的应用摘要:加腋梁板是一种受力合理经济节约的大跨度楼板特别是在荷载较大的地下室结构方案优选中它是一种较好的选择。但加腋梁板的计算较复杂一般情况下需采用Etabs等高级软件。本文主要分析了加腋梁板在地下室顶板的运用希望能为加腋梁板的正确应用提供参考意见。关键词:加腋梁板;地下室;顶板;应用分析引言:近年来越来越多的地下室顶板采用了加腋梁板的结构形式。由于地下室顶板覆土比较重而且跨度一般在8米以上地下室顶板经常作为地上结构的嵌固层《高规》3.6.3条规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构且楼板厚度不宜小于180mm再加上地下室柱的分布比较规则因此加腋梁板就成为结构设计师最好的选择。因此对加腋梁板在地下室顶板应用进行研究和分析具有十分重要的现实意义。一、加腋梁板结构简介地下室顶板塔楼外的部分一般由于园林的要求覆有较厚的覆土荷载较大(还可能存在消防车荷载)。同时由于景观绿化原因而使露天板经常与水接触顶板有防水抗渗要求一般要求控制0.2mm的裂缝宽度。而现在具有停车场功能的地下室一般要求较大的柱距。如果采用普通的梁板结构计算需要很大的梁高及板厚并且需要较多的钢筋用于裂缝控制。针对地下室顶板的受力特点和性能要求近些年加腋梁板结构在一些工程中得到应用具有明显的优势:构件受力合理;施工方便快捷:不设次梁使得安装模板、制作帮扎钢筋等工序省料省工;室内空间观感舒畅具有良好的视觉效果;经济技术指标优:可有效减少混凝土用量钢筋用量容易控制且可降低梁高减少土方开挖。二、加腋梁板结构受力特点分析加腋梁在竖向荷载作用下会产生较为明显的拱效应在梁内产生轴压力类似于拱桥的受力特点;加腋大板也可看做双向拱的拱壳空间结构其受力性能优于平面构件相对于十字梁结构没有次梁产生的跨中集中荷载其荷载传递更为均匀有利于减小梁支座及跨中弯矩;支座处加腋对于控制控制梁板支座处配筋、减小裂缝具有明显作用。三、加腋梁的参数分析对于构件而言一般情况梁端部负弯矩主要是由竖向荷载产生水平力产生的内力不是控制因素因此对于加腋梁主要应该研究其在竖向荷载下内力分配的变化规律。矩形截面梁加腋高度、加腋坡度截面的高宽比、高跨比都是可能影响内力变化的几何参数。为了研究这些参数对内力变化的影响本文采用通用有限元软件ALGOR进行了弹性范围内的加腋梁的内力分析计算。四、加腋梁板体系的结构设计分析根据结构力学及混凝土结构分析理论梁板在均布荷载作用下其板支座只在跨中1/3范围内有较大弯矩分布其余位置都较小而实际施工图设计中都是整跨按最大弯矩配置支座钢筋导致板支座两端钢筋没有被充分利用同时板支座弯矩相对跨中弯矩较大。若能增大支座受力截面减小支座弯矩同时又不增加跨中板厚以减小自重便能有效的减小结构用钢量。加腋大板体系即能满足以上要求通过对等截面(等体积)厚板与加腋板的计算对比可知在板各侧取净跨约1/5范围内做加腋既能有效减小支座弯矩又不会明显增加自重和混凝土用量。同时有限元分析结果表明在此范围内板底受压故板底筋可在此处断开该范围底筋只需要满足构造要求即可。由于加腋后板截面较大对于尺度相近的框架梁来说其刚度不可忽略厚板与框架梁形成T型梁截面T型截面的弯矩由板翼缘和矩形梁腹板共同承担。计算结果显示翼缘承担的弯矩比例约占截面总弯矩的35%此弯矩即包括作为梁翼缘承担梁的弯矩也包括作为大板的支座负弯矩。实际配筋时将翼缘与矩形梁配筋分别考虑最多可节省35%的梁面钢筋同时此方法比传统计算模式更加符合强柱弱梁的概念要求。五、结构分析软件对加腋梁板的分析ANSYS有限元分析软件对于实际工程应用效率过低现有的结构软件中还没有一个软件对加腋梁板做出专门的模拟和计算。1、加腋梁的模拟分析。对于加腋梁之前大多采用变截面梁模拟。徐重人提出一种加腋梁的简化计算模型即将加腋梁简化为以截面的形心连线为中性轴的空间曲梁考虑了竖向荷载的作用下由于梁加腋产生的轴压力使得相关构件可以按照压弯构件进行设计并且给出了对称加腋梁在均布荷载作用下弯矩和轴力的计算值表(由于实际梁上的荷载并不是均布荷载而是近似三角形或梯形分布查表计算只能将荷载分别按照梁端和跨中等效弯矩近似折算)应用结构分析软件ETABS建立空间分段梁(对于端部斜梁部分乘以一定的刚度增大系数)可以较好的模拟拱模型假定其内力计算结果与其模型理论分析值及ANSYS分析结果也较为接近亦可以得出较为准确的轴力值。2、加腋板的模拟分析。加腋板由于其实际为三维空间受力相比加腋梁其受力情况更为复杂现有结构分析软件较难准确模拟。对于比较规则的板跨在SATWE中可以建