摘要：重点对地下室加腋大板加腋高度伸出长度进行经济性分析，以期达到优化结构设计的目的。
关键词：加腋 有限元 经济性
引言
自改革开放以来，人民生活水平不断提高，小汽车成为代步工具走进了千家万户。尤其是近些年，随着城市化进程的加速，城市人口急剧增长，小汽车这一伴生品也跟着疯狂增加。虽然这些年车位配比有所提高但车位数的增加远远跟不上车辆增加的速度。为此各大城市均出现了小区、商业等地面停车位不足的矛盾。为缓解矛盾尽可能利用地下空间，建设更多的地下车库，但地下车库建设成本之高又成为新的难题，采用在地下室顶板采用加腋板可有效降低地下室的建设成本。本文对设置加腋板地下室做经济性分析，以期为广大设计人员提供一个参考。
设计原理
加腋板是指在现浇混凝土结构柱网内框架梁周圈由斜腋加平板组合而成的板。由于地下室顶板上覆土荷载、施工荷载及消防车荷载较普通楼板大很多，在设计过程中会发现，传统设计的普通大板在支座处的负弯矩比跨中出的正弯矩大很多。依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第6.2.10可知，增加构件的高度会显著的减少构件内的钢筋用量。根据弯矩包络图的样式（双曲线），加腋板在支座处最厚，然后向中间逐渐减薄直至与跨中板等厚。
优势
加腋板较传统板相比具有如下优势：
a、加腋板综合板厚较传统板板厚薄
b、框架梁和厚板构成T形或L形梁截面，梁配筋会减少；
c、因自重减少，梁、柱及基础钢筋也会相应减少；
案例分析
以长沙中电软件园二期地下室进行分析分析，依据《车库建筑设计规范》（JGJ100-2015）表4.1.1及4.1.5确定结构柱网：n×b+C（其中n为车位数；b为车位宽度，对于小型车为2.4m；C为柱截面宽度），考虑粉刷、装饰方便停车等因素，对于并排3车位柱网一般取。为了便于分析，本文取并排3车位柱网8.4×8.4和并排4车位柱网10.8×10.8m进行对比，同时对加腋宽度取板块B/6,B/5,B/4（B为板短跨度方向）分析，同时比对梁、板钢筋及混凝土用量，最终归纳总结。
本案例采用YJK1.9.3.1软件进行分析，其参数设定界面如下：
|
钢筋最大间距 |
300 |
钢筋等级 |
HRB400 |
|
|
负筋最小直径 |
8 |
自定义恒荷载 |
包络 |
|
|
底筋最小直径 |
8 |
自定义活荷载 |
包络 |
|
|
双向板计算方法 |
手册算法 |
最小配筋率(%) |
0.25 |
|
|
人防荷载采用塑性算法 |
是 |
恒载分项系数 |
1.2 |
|
|
消防荷载采用塑性算法 |
是 |
活载分项系数 |
1.4 |
|
|
楼板有限元划分尺寸（米) |
0.5 |
结构重要性系数 |
1 |
|
|
考虑本层竖向构件刚度 |
是 |
有错层楼板算法 |
按简支计算 |
|
|
考虑梁上附加恒载 |
是 |
钢筋面积调整系数 |
板底钢筋 |
1 |
|
考虑梁上附加活载 |
是 |
支座钢筋 |
1 |
|
|
边缘梁、剪力墙算法 |
按简支计算 |
近似按矩形计算时面积相对误差 |
0.15 |
|
|
准永久值系数 |
0.5 |
人防计算时板跨中弯矩折减系数 |
1 |
|
作为地下顶板，按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）第6.1.14条之规定，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。另外根据《人民防空地下室设计规范》GB50038规定：“防空地下室结构顶板及中间层楼板的最小厚度为200mm”。依据《建筑结构静力计算手册》离支座约（1/4.5～1/4.8）B处的弯矩约为0，计算时，加腋板加腋长度分别取B/6,B/5,B/4进行分析，同时依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）第9.1.6条，加腋板上部附加钢筋长度取0.25B。依据以上相关参数，进行统计分析，数据如下表：
|
纵横三跨，跨度8400柱600*600梁400*1000板厚300恒载10.8活载5.0消防荷载20 |
|||||
|
加腋区高度hy |
|||||
|
加腋区宽(hx)mm |
250 |
300 |
350 |
400 |
|
|
2100 |
板含钢量(Kg/m2)) |
24.84 |
24.66 |
24.41 |
24.30 |
|
梁含钢量(kg/m2) |
28.20 |
28.64 |
28.97 |
29.30 |
|
|
混凝土(砼m3) |
349.67 |
365.54 |
381.42 |
397.30 |
|
|
1700 |
板含钢量(Kg/m2)) |
25.66 |
24.64 |
24.85 |
24.41 |
|
梁含钢量(kg/m2) |
27.86 |
28.20 |
28.64 |
28.97 |
|
|
混凝土(砼m3) |
334.55 |
347.40 |
360.25 |
373.10 |
|
|
1400 |
板含钢量(Kg/m2)) |
26.48 |
24.22 |
24.64 |
23.79 |
|
梁含钢量(kg/m2) |
27.52 |
28.01 |
28.20 |
28.64 |
|
|
混凝土(砼m3) |
323.21 |
333.79 |
344.38 |
354.96 |
|
|
钢筋混凝土单价 |
钢筋按4.60 元/Kg，混凝土按500元/M3 |
||||
|
2100 |
合计 |
329768.88 |
338458.64 |
346647.56 |
355231.34 |
|
1700 |
合计 |
323617.06 |
328065.18 |
336379.30 |
342487.56 |
|
1400 |
合计 |
319355.20 |
319474.75 |
326555.18 |
330648.85 |
|
纵横三跨，跨度8400柱600*600梁500*1200板厚300恒载27活载5.0消防荷载20 |
||||||||
|
加腋区高度hy |
||||||||
|
加腋区宽(hx)mm |
250 |
300 |
350 |
400 |
||||
|
2100 |
板含钢量(Kg/m2)) |
34.88 |
33.32 |
33.05 |
29.42 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
35.56 |
35.56 |
35.62 |
36.43 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
382.57 |
398.45 |
414.32 |
430.20 |
||||
|
1700 |
板含钢量(Kg/m2)) |
35.32 |
34.32 |
31.58 |
30.84 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
35.56 |
35.56 |
35.56 |
35.56 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
367.45 |
380.30 |
393.16 |
406.01 |
||||
|
1400 |
板含钢量(Kg/m2)) |
35.81 |
34.25 |
31.53 |
31.04 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
35.48 |
35.56 |
35.56 |
35.56 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
356.11 |
366.70 |
377.28 |
387.86 |
||||
|
钢筋混凝土单价 |
钢筋按4.60 元/Kg，混凝土按500元/M3 |
|||||||
|
2100 |
合计 |
397043.98 |
400428.28 |
407747.21 |
407450.83 |
|||
|
1700 |
合计 |
390764.71 |
394288.26 |
392712.97 |
396976.75 |
|||
|
1400 |
合计 |
386301.83 |
387287.01 |
384626.60 |
388475.79 |
|||
|
纵横三跨，跨度10800柱800*800梁600*1400板厚300恒载10.8活载5.0消防荷载20 |
||||||||
|
加腋区高度hy |
||||||||
|
加腋区宽(hx)mm |
250 |
300 |
350 |
400 |
||||
|
2700 |
板含钢量(Kg/m2)) |
60.40 |
58.44 |
34.88 |
33.93 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
34.95 |
35.12 |
35.40 |
35.75 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
653.72 |
679.96 |
706.20 |
732.45 |
||||
|
2100 |
板含钢量(Kg/m2)) |
61.42 |
59.92 |
35.93 |
34.88 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
34.76 |
34.95 |
34.95 |
35.36 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
624.56 |
644.97 |
665.38 |
685.79 |
||||
|
1800 |
板含钢量(Kg/m2)) |
62.60 |
60.76 |
37.22 |
35.44 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
34.48 |
34.81 |
34.95 |
34.95 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
609.98 |
627.47 |
644.97 |
662.46 |
||||
|
总计 |
钢筋混凝土单价 |
钢筋按4.60 元/Kg，混凝土按500元/M3 |
||||||
|
2700 |
合计 |
787295.12 |
791782.53 |
692471.32 |
702699.36 |
|||
|
2100 |
合计 |
776737.57 |
780611.89 |
674960.60 |
682073.16 |
|||
|
1800 |
合计 |
773785.22 |
775243.64 |
670974.62 |
671118.81 |
|||
|
纵横三跨，跨度10800柱800*800梁600*1400板厚300恒载27活载5.0消防荷载20 |
||||||||
|
加腋区高度hy |
||||||||
|
加腋区宽(hx)mm |
250 |
300 |
350 |
400 |
||||
|
2700 |
板含钢量(Kg/m2)) |
79.31 |
77.28 |
76.15 |
63.60 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
45.06 |
45.15 |
45.64 |
45.69 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
653.72 |
679.96 |
706.20 |
732.45 |
||||
|
2100 |
板含钢量(Kg/m2)) |
81.05 |
79.65 |
77.76 |
64.78 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
44.97 |
45.06 |
45.09 |
45.46 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
624.56 |
644.97 |
665.38 |
685.79 |
||||
|
1800 |
板含钢量(Kg/m2)) |
81.38 |
81.24 |
79.08 |
66.45 |
|||
|
梁含钢量(kg/m2) |
44.97 |
45.00 |
45.06 |
45.09 |
||||
|
混凝土(砼m3) |
609.98 |
627.47 |
644.97 |
662.46 |
||||
|
总计 |
钢筋混凝土单价 |
钢筋按4.60 元/Kg，混凝土按500元/M3 |
||||||
|
2700 |
合计 |
927423.28 |
931172.98 |
941216.38 |
893950.96 |
|||
|
2100 |
合计 |
920811.00 |
924711.09 |
925913.26 |
875244.17 |
|||
|
1800 |
合计 |
915130.86 |
923345.91 |
921958.87 |
869841.92 |
|||
注：1、上述表格未统计柱钢筋、模板工程、脚手架工程等直接或间接费用。
2、上述表格统计梁钢筋时未考虑搭接（焊接或机械连接）钢筋量。
3、因篇幅原因只贴了上述4张表格
结论
结合结构计算及工程经济性综合分析，得出如下结论：
a、当覆土厚度越厚，加腋板加腋高度越高，工程的经济性越好。
b、加腋板伸出长度并非越长越好，更加合理的为（1/4.5～1/4.8）B；柱距越大取值越小。
c、加腋板高度最好控制在1～1.3倍板厚。柱距越大，取值越大。
在设计加腋板时候，应该优先控制板的配筋率，尽量控制在1%，同时加腋板的外伸长度需根据计算结果认真比对，同时验算结构板的裂缝及挠度，确保结构设计的经济及安全。本文难免有不足之处，希望广大设计人员指正为感！
参考文献
【1】邓又明.浅析加腋梁加腋打扮结构的应用及其计算方法【M】中国房地产业，2012（6）
【2】《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）
【3】《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）
【4】《人民防空地下室设计规范》GB50038