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中可以建立双向的并列的梁以模拟板带，将板带中部的节点标高提高以模拟加腋拱效应，并提取板带的内力结果进行配筋设计。此种方法经实际应用表明，其分析结果与实体有限元分析结果较为吻合，但建模过程复杂，计算后需提取内力手动配筋，且只能应用于梁格规则的结构，不适于大规模结构应用。
六、加腋梁板施工图设计流程
通过积分运算提取不同截面的内力，根据混凝土设计理论即可进行配筋设计及裂缝验算。对于不同柱跨尺寸的结构单元，可分别建立有限元模型或根据标准柱跨模型进行等效设计。加腋梁板体系设计的一般步骤可归纳如下：
1、根据实际设计的梁截面和板截面建立有限元受力模型，输入荷载工况进行受力分析。
2、根据一般方法采用常规结构设计软件（如PKPM）建立等截面模型并计算。
3、根据有限元计算结果判断梁腹板承担总弯矩的比例，对结构设计软件计算结果的弯矩进行折减再配筋，或者根据经验直接对梁配筋数值进行折减，以此结果进行施工图梁配筋。如果对裂缝有要求，按折减后的弯矩校核裂缝宽。
七、结论与展望
1、加腋梁板结构在荷载作用下会产生明显的拱效应，对于减小支座弯矩和控制钢筋用量具有积极的作用。
2、对于加腋梁，将横截面形心的连线形成的空间曲梁作为加腋梁简化模型可以较准确模拟加腋梁实际受力情况。
3、由拱效应产生的轴力作用在截面上分布并不均匀，因此实际结构设计中对于如何考虑其对结构配筋的贡献须做进一步的研究或通过相关实验来验证。
4、现有结构软件尚没有一款软件可以对加腋梁板结构进行专门的分析计算，通过ETABS、SATWE的软件可以近似模拟其受力情况，但建模复杂，影响工程应用。
5、加腋梁板结构尚缺乏简洁准确的计算软件和充足有效的实验数据，但该 结构受力合理，经济效益明显，具有很大的发展潜力。
八、结束语
加腋梁板是一种受力合理，经济节约的结构形式，它特别适用于荷载较重、柱距较大的地下室结构中。地下室顶板采用加腋梁板方案，具有更优越的使用性能，例如可以节省造价、节省工期、节省，为企业取得经济和社会效益。
参考文献
[1]《建筑结构设计实用指南》张元坤 李盛勇
[2]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
[3]《工程结构数值分析及ALGOR实现》中国电力出版社
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