加腋大板结构设计应该怎么做？

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。在加腋大板结构中，楼板端部加腋，板支座弯矩变大，跨中弯矩减小，将板中央部位的板厚减小，从而达到受力合理目的，同时减小板的挠度及裂缝。

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。

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。

传统设计中，不论是刚性板还是弹性板，程序都按照中对中的模型计算分析，而实际工程中板顶和梁顶是平齐的，因此，板对结构的刚度影响是通过中梁刚度放大系数反映的。如果板做加腋，按照规范，无法考虑加腋板对梁的刚度放大。如果对梁做加腋，由于加腋梁本身的刚度变化，水平荷载作用下，梁端弯矩都会增加。竖向荷载作用下，按刚度理论，其梁端弯矩也会增加。规范中明确要求计算时要考虑加腋梁、加腋板刚度的变化对内力的影响，建模、分析时应该按照真实情况计算。

按照理论分析，要准确考虑加腋板对结构的影响，只能按照梁与板顶面平齐的方式，然后定义板为弹性板6，整体做有限元分析，梁的刚度不放大，加腋板按照变厚度的板去模拟，这与传统的设计方法有很大区别。

加腋楼板的建模计算及结果分析需要按照以下步骤开展：

1.加腋楼板的建模输入。

加腋楼板的建模在PMCAD中输入，可以按照房间输入，也可以按照房间的某个边输入加腋的长度和加腋的高度。

2.相关计算参数的指定。

采用有限元整体分析，正确定义如下参数。（考虑梁板顶面平齐，定义全楼弹性板6。）

注意：SATWE计算中会考虑加腋楼板的自重，设计中只要正确的输入加腋的高度和长度即可。

3.加腋楼板的结果查看。

计算完毕可以在计算结果中进行加腋板的结果查看，包括可以查看楼板的应力、变形、配筋等，此时的楼板计算结果考虑了轴向拉力压力的影响、同时考虑了楼板承担水平荷载，楼板按照拉弯、压弯进行了配筋设计。

▲  楼板在恒载下的面内主应力

▲  考虑水平力楼板按照拉弯设计的配筋结果

设计中也可以使用SlabCad进行加腋楼板分析，SlabCad中的加腋楼板仅仅考虑竖向荷载，按照纯弯构件进行设计。

▲  楼板加腋前后，恒载的挠度对比

由于SlabCad按照纯弯构件计算板，加腋后，结构楼板端支座配筋，应该按照加腋后截面高度进行计算，加腋板按照变厚度板进行内力分析与配筋设计。楼板端部截面高度增加，支座配筋会相应减少。跨中弯矩减小，配筋会减小，挠度适当减小。

加腋楼板的施工图绘制，可按照图集16G101-1图集处理。如下图。

▲ 图集对加腋楼板的构造要求

根据规范要求和工程经验，不加腋平板厚度约为板跨度的 1/40，加腋后板跨中厚度取板跨的 1/45~1/50，加腋高度为跨度的 1/25~1/30，加腋范围为板跨度的1/5。

当加腋形式一定时，板跨中和支座弯矩的变化率是一定的。按照以上形式加腋时，设计时可按支座弯矩放大 20％，跨中弯矩减小 30％进行配筋。随着加腋高度的增加，跨中弯矩逐级减小，板端弯矩逐级增加。按照刚度理论，弯矩的分配与其刚度比有关，加腋截面放大的程度与板跨中和支座弯矩变化幅度间基本呈线形关系。

通过对主次梁、加腋大板及井字梁对比，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。

加腋楼板的设计存在的问题及注意事项：

1.是否加腋板计算必须采用弹性板？

通常情况下，计算中采用梁板协调变形的中对中计算模型。加腋板无法按中梁刚度放大系数法考虑，并且板对梁的影响比一般的梁板结构大。因此，需要考虑板的变形，在计算的时候宜考虑梁与板的共同作用。考虑梁板顶面平齐模型。

2.是否考虑加腋板承受水平力？

通常情况下，普通的楼板设计都按照纯弯构件进行设计，并且仅仅考虑板面上的竖向荷载，按照每一个房间单独计算。传统设计不考虑水平荷载对楼板设计的影响。加腋板增加了对梁的约束，在进行楼板设计时候需要考虑水平风及地震的影响。

3.是否考虑加腋板的轴力？

加腋楼板由于楼板端部变厚，加腋整间大板也可看作双向拱的拱壳空间结构，板中必然会有轴力，因此，在设计中选择“弹性板按有限元方式设计”，以便楼板按照拉弯构件进行设计。

这不同于一般的纯弯计算的楼板及SlabCad中计算的楼板。

4.加腋板如何导荷？

传统设计中，楼面的荷载从板导算到梁上按照塑性铰导荷。

由于加腋板的厚度高，板对梁的影响比一般的梁板结构大，在计算的时候宜考虑梁与板的共同作用。

在导荷方式上，不宜采用传统的梯形导荷方式，而应采用有限元导荷。

即程序不存在导荷过程，直接把荷载加到楼板上，考虑真实的边界约束条件分析。

5.关于计算结果的其他的几个问题

（1）设计中要准确分析加腋板需要考虑板为弹性板6，定义梁板平齐，导致梁的计算结果与传统刚性板设计差异巨大。

（2）加腋板的目的主要是解决板的配筋、挠度及裂缝问题。

（3）如果直接对加腋板进行有限元分析，不仅仅会存在板边应力集中的问题，同时也存在板有拉弯配筋的问题，可能造成板的配筋会很大。

（4）加腋板考虑真实边界条件，导荷与传统塑性铰导荷有较大差异。

最后对加腋板的设计给出相关建议，建议如下：

（1）对于梁、柱及墙等配筋按分块刚性板下整体计算，按照中梁刚度放大系数法设计，考虑加腋板重量的影响。

（2）楼板设计可以按照SlabCad中的加腋板计算，仅仅考虑竖向荷载影响。

（3）对于加腋大板的设计，虽然定义弹性板6，梁板顶面平齐，可以进行准确有限元计算，但不要盲目把有限元分析结果直接用于设计。

（4）对加腋楼板，仍然可以采用传统设计中的分离式设计方法。