1 加腋整间板结构的定义

在现浇混凝土结构的柱网中, 仅设轴网上的框架梁而不设其他次梁、楼板由带有斜腋的平板所组成的楼盖结构,称为加腋整间大板结构, 如图1所示。

图1加腋整板结构示意图

2 加腋整间大板结构的优点

在某些由于承受楼面荷载较大或防水抗渗要求而需要设计较厚楼板的楼层 , 采用加腋整间大板结构, 具有全方位的优越性, 包括:

2.1 构件受力合理。

首先对于楼板来说, 既然楼层需要较厚楼板, 为了充分发挥厚板的承载能力(强度和刚度),其板跨可尽量地大。如按1/35高跨比设计,200~250mm厚的板跨可达7.0~8.75m , 若在平面外刚度很大的平板中加设任何形式的次梁(单向次梁、十字交叉梁或井字交叉梁等) ,对于厚板的受力都是无助的。加腋整间大板也可看作双向拱的拱壳空间结构,虽然设计中仍以平面板构件对待,但从外形及受力机理来说,其空间结构作用是明显的,而空间结构的受力性能是优于平面构件的;其次对于框架梁来说, 整间大板传来的荷载尽管不是均布的,即使是三角形或梯形荷载,总比布置次梁传来的集中荷载均匀得多,框架梁中的弯矩峰值, 前者比后者要小, 在框架梁中产生的弯矩分布, 前者比后者更均匀 , 框架梁各截面的性能得到充分利用 ,从而发挥了框架梁的承载能力。

2.2 施工方便快捷。

不设次梁平板 , 无论是模板安装 , 还是制作、绑扎钢筋等工序都省料省工, 这是显而易见的 , 为工程缩短施工工期提供了有利条件。

2.3 室内空间观感舒畅。

可以想象,在不设吊顶的室内上空, 即使有水电消防管线的架设, 但由于不存在次梁, 室内空间的观感要简洁、清爽得多, 这为使用者在视觉观感方面创造了良好的空间环境。

2.4 经济技术指标较优。

从结构受力基本原则衡量, 如果结构构件受力合理、截面选取合适、构件内力分布均匀, 则技术经济指标较优,加腋整间大板结构符合此原则。与常规结构布置相比, 加腋整间大板结构的梁板混凝土用量略少 , 而构件总配筋用量远少于加设次梁的常规结构, 详见后述。

3 加腋整间大板结构合适的应用部位

综上所述,加腋整间大板结构适用于承受楼面荷载大或由于防水抗渗要求而需要较厚楼板的楼盖。对于民用建筑来说, 需较厚楼板的楼盖最典型的部位应为人防地下室顶板、厚填土的地下室顶板或裙楼顶板等。

3.1 人防地下室顶板

不论是防常规武器还是防核武器的人防地下设任何形式的次梁都无法发挥厚板的固有承载能力 , 不仅构件受力不合理, 而且会造成结构技术经济指标的上升, 因此人防地下室顶板采用加腋整间大板结构是最合适且合理的。

3.2 厚填土的露天顶板

此部位的楼面由于厚填土使得其楼面荷载特别大, 其次由于景观、绿化原因而使露天顶板经常与水接触,该处楼板有防水抗渗要求而需要有相当大的板厚, 因此从结构构件受力和经济性方面权衡, 厚填土的露天顶板同样适合采用加腋整间大板结构。

有的工程设计, 将人防地下室顶板和厚填土露天顶板两个部位采用施加预应力,企求以预应力来抵抗重荷载产生的构件弯矩。对于前者,由于楼板等效荷载是罕见的瞬间荷载, 如按常规设计以曲线形布置预应力钢筋,由于等效荷载并未发生, 故在梁板的跨中会产生反拱作用而致使构件上表面隆起 ,造成找平困难或者表面出现裂缝而影响使用 ; 对于后者, 该部位的施工顺序是先施加预应力 , 后进行填土,其时间差同样会导致构件表面反向起拱或出现裂缝, 因此严格细究, 此两部位采用预应力都是不合适且有害的。

4 构件截面取值及配筋形式

平板厚度根据柱网及板面所承受荷载大小确定 , 一般取200~250mm, 防护等级较高的人防顶板厚度可能会更大些; 加腋高度一般为平板厚度的1.5~2.0 倍,加腋长度为板净跨的1/5~1/6。与其相配称的框架梁一般宜为宽扁梁或扁梁, 以取得更大的层净高, 而较大的梁宽则可保证受拉钢筋的合理排列,从而保证其有效计算高度h0。当框架梁的跨度较大致使支座弯矩较大时,则可考虑框架梁端部加腋, 以减少钢筋量并改善支座处的配筋状况。

平板底筋采用双向钢筋网, 钢筋间距取@150或@ 200, 端部与板加腋部位的构造斜筋叉锚接(如图2) 。

图2端部与板加腋部位斜筋的锚接

由于加腋部位为板的受压区 ,故斜筋的直径可比平板筋小1~2级,间距与平板底筋相同,当平板底筋的间距为@ 100时,则斜筋可隔根放置, 间距为@200;板面筋为双向通长钢筋网,间距宜取@200,当板支座弯矩较大时 , 再加间距为@ 200的短筋 , 短筋每侧长度可为柱网尺寸的1/ 5。

5加腋整间大板的内力计算

加腋整间大板是变截面平板, 它不能采用一般方法来计算其板跨中和支座处的内力,到目前为止也拟合归纳不出以跨度、平板厚度、加腋尺寸为参数的简易公式或经验公式来计算其内力。实际设计中 ,需采用ETABS程序的有限元分析方法来计算其各部位的内力（小编注：现在YJK软件已有加腋整间大板的设计功能，不过小编暂时还未试验过）,从而得出其配筋规格。虽然计算方法较为复杂,但在计算程序应用较盛行的时代, 这并非难事,该法的计算结果对于加腋整间大板这种简单的构件, 其准确度和可靠度可达到设计要求。结构计算中还须注意, 对于框架梁跨中 ,由于加腋处厚板为其受压区 , 如将此因素考虑在内 , 则框架梁跨中弯矩将大大减少,从而使其梁底筋配量更合理且更经济。

6 加腋整间大板与常规结构的技术指标比较

采用相同的设计条件, 即柱网8.4m×8.4m , 板厚h=200mm，板面使用荷载35kN/㎡,混凝土强度等级C30,钢筋Ⅲ级。但采用不同的结构布置, 即: ①加腋整间大板; ②十字交叉次梁; ③井字交叉次梁。

表1厚楼板结构的材料指标比较

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从表1可见,一个柱网的楼盖混凝土用量以加腋整间大板结构最少,其他加次梁的楼盖均略多; 用钢量方面也是加腋整间大板结构最少,其他加次梁楼盖均比其增加多达30% 左右。