摘要:通过对某工程地下室顶板采取不同的结构形式进行了计算比较，得出加腋大板体系经济性优于传统的主次梁方案，结论可供相关项目参考。
关键词:地下室顶板;加腋大板;方案比较
1工程概况
某建筑工程，主楼采用剪力墙结构，地下室采用框架结构，设计时以首层地下室作为计算嵌固端。根据GB50011－2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《规范》)要求，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板室结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用梁板式结构。故根据《规范》要求，地下室顶板采用梁板式结构。因本工程覆土较厚，且地下室体量很大，为了节约成本获得更好的经济效益，故设计时给出三种结构方案，即井字梁楼盖、十字梁楼盖、加腋整件大板楼盖。
2计算工具
由于本工程选取的顶板形式中有加腋大板，以往这种截面平板通常采用MIDAS、ETABS等有限元分析软件进行内力计算，然后再计算配筋面积，不便于实际操作。目前在常规设计软件中盈建科软件可以很好地解决这一问题，而且可以对工程进行材料用量统计。为了方便比较，三种结构方案均选用盈建科软件进行计算。
3加固原理
支架工作原理：采用扣件式脚手钢管支架，支架采用顶托，顶托上部布置木方，通过调节顶托的螺纹使木方与地下室顶板底部紧密接触，并对地下室顶板底部产生一定预压应力。当工程车通过地下室顶板时支撑架能主动分散顶板的额外车荷载，从而避免了地下室顶板因超载而遭破坏，确保了地下室顶板的结构安全。
4加固施工方法
4.1工艺流程
底部垫槽钢→逐根树立立杆并随即与第1步横杆扣紧→装第1步小横杆并与立杆扣紧→安第1步大横杆与各立杆扣紧→安第1步小横杆→安第2步大横杆→安第2步小横杆→第3、第4步大横杆和小横杆→调节顶托→加设剪刀撑。
4.2构造及施工要求
4.2.1脚手架构造
从安全性的角度考虑，钢筋堆放区的现浇板底的立杆纵横向间距为600mm×600mm，施工道路的现浇梁、板底的立杆纵横向间距均600mm×600mm；水平杆步距均≤1500mm。
4.2.2纵横向水平杆
纵向水平杆设置在立杆内侧，应连续设置不间断；纵向水平杆的对接扣件应交错布置，2根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内；不同步或不同跨的2个相邻接头在水平方向错开的距离≥500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。搭接长度≥1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离≥100mm；纵向水平杆应采用直角扣件固定在立杆上。应等间距设置间距≤400mm的中间纵向水平杆，并用直角扣件固定在横向水平杆上。
4.2.3立杆
脚手架立杆必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮≤200mm处的立杆上。横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。立杆接长必须采用对接扣件连接，不得采用搭接或在水平上错接。对接应符合下列规定：立杆上的对接扣件应交错布置，2根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔1根立杆的2个相隔接头在高度方向错开的距离≥500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。钢管立杆顶部应采取可调节U型顶托，且其螺杆伸出钢管顶部的使用长度≤300mm，施加一定的预应力。
4.2.4剪刀撑与横向斜撑
钢筋加工房及施工通道的顶撑加固的架体，其纵向剪刀撑跨越立杆5～7根，应连续设置；横向每隔6～10m设置1道剪力撑。每道剪刀撑宽≥4跨，且≥6m，≤9m。斜杆与地面的倾角宜在45°～60°。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离≤150mm。扣件规格必须与钢管外径相同；螺栓拧紧扭力距≥40N·m；且≤65N·m；在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离≤150mm；对接扣件开口应朝上或朝内；各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度≥100mm。
5施工质量控制
（1）原材料。所有采用搭设架子的原材料（钢管、扣件、U型顶托）外观检测须满足规范要求，有产品合格证，并经现场取样，进行物理力学性能检测，合格方可使用。
（2）搭设控制。为了保证加固支撑体系施工质量，首先要控制支撑体系立杆间距及步距，其次是控制立杆垂直度，不符合规范要求的必须拆除重搭。U型顶托必须与立杆顶部结合紧密，支撑体系搭设完成后，及时调节顶托与木方之间必须顶紧，通过力矩扳手确定顶托的顶撑力，确保地下室顶板受到向上的压应力，以至地下室顶板在车辆等外荷载作用下直接将立传给底下的支撑体系，避免地下室顶板结构超载受到破坏。
（3）过程监控。为了保证地下室顶板在外荷载作用下免受破坏，可在顶板底面及支撑立杆上安装应力计，实时了解到外荷载力直接通过地下室顶板传递到支撑体系。
6经济性比较
为了使结果具有可比性，在方案比较时采用相同的设计条件，即统一选取6×6跨，柱距8.1m×8.1m，柱断面600mm×600mm，板厚200mm，采用C30混凝土，HＲB400级钢筋，混凝土用量对三种结构形式相差不大，但钢筋用量差异明显，加腋大板钢筋用量最省，井字梁和十字梁钢筋用量相差不多，但是都比加腋大板增加了约20%钢筋用量。
方案综合比较通过计算分析，以上几种地下室顶板结构形式，以加腋大板最为经济。与其他两种结构形式相比，加腋大板方案模板用量较少而且省去了次梁的钢筋绑扎，还能够降低层高或增加净高，减少地下室的开挖，降低基础、侧壁和支护结构造价。此外在使用方面，加腋大板这种方案结构美观，设备专业的各种管道也方便布置，可以获得较好的建筑观瞻性。
由于地下室顶板覆土较厚，作为计算嵌固端，因而需要较厚的楼板。与一般楼层不同，因为地下室顶板本身厚度大，具有较大的平面外刚度，而加腋大板根部加厚形成一个空间传力体系，框架梁受力均匀，跨中弯矩变化缓慢;井字梁、十字梁传递给框架梁的集中力产生弯矩峰值，框架梁的承载力不能被充分利用。对于楼板本身，在竖向荷载作用下，根据力学知识可知，支座负弯矩最大，且支座负弯矩主要分布在距离支座1/3跨范围内，加腋大板的截面变化形式与弯矩图分布基本一致，截面得到了充分利用，受力更加合理。由于楼板加腋，在框架梁位置处的板厚较大，面外刚度大，可以与框架梁共同受力，在计算时可以按照弹性板设计，框架梁在受压区可以按照T形截面考虑，一方面可以节约钢筋，另一方面可以解决配筋面积太大，钢筋难以摆放的问题。
结语
现在高层建筑规模都比较大，大多都会设置地下室。通常地下室体量相对较大，地下室顶板的结构形式对整个工程的造价有重要影响，合理选择结构形式对业主的成本控制起着关键作用。本文对某工程地下室顶板设计进行了比较分析，结果表明加腋大板这种顶板形式受力合理，充分利用材料，在本案例中具有明显的经济优势。
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