一.加腋大板结构简介： 　　

　　

　　在结构设计中，对人防屋顶和有盖地下室屋顶要求最小板厚。对于这种荷载大、厚度大的楼板，带腋大板结构是一种合理的结构方案。 　　

　　

　　其优点如下： 　　

　　

　　1.拱效应存在于整个带腋大板中，空间效应明显。与普通平板相比，节点板内存在压应力，板的弯矩明显减小，跨中拉应力范围更小，有助于减少开裂； 　　

　　

　　2.在普通主次梁方案中，大板结构中次梁的刚度优势相对于普通厚度的楼板并不明显。并且对于框架梁来说，来自大板结构的荷载更加均匀，可以降低框架梁的峰值弯矩； 　　

　　

　　3.易于满足嵌入式楼板采用梁板结构的要求； 　　

　　

　　4.施工方便快捷，空间舒适，经济指标较好。 　　

　　

　　二.加腋板结构方案建议： 　　

　　

　　根据相关文献，加腋板方案建议如下：板厚根据柱网和荷载确定，一般取200 ~ 250mm；腋高一般为板厚的1.5~2.0倍，腋宽一般为板跨的1/4~1/6(腋宽越大，构件弯矩越小，但混凝土量略有增加)。一般框架应为宽扁梁以获得较大的层高，而较大的梁宽可以保证受拉钢筋的合理布置，从而保证其有效计算高度h0。当框架梁跨度较大导致支座弯矩较大时，可对框架梁端部进行轴压，以减少配筋量，提高支座处的配筋。 　　

　　

　　三.加腋大板结构受力分析： 　　

　　

　　1.平板、加腋板受力分析对比（实体模型与壳模型）： 　　

　　

　　条件：板跨度8.1 8.1 m，板厚250mm，扣板厚度250 250mm，扣板宽度1.75m(1/4~1/5)，混凝土C30，恒载30kN/m2，不考虑自重。计算程序采用SAP2000V19。 　　

　　

　　 　　

　　

　　实体模型 　　

　　

　　 　　

　　

　　壳模型 　　

　　

　　1.1实体单元和壳单元建模注意事项： 　　

　　

　　A.实体建模和划分时，要尽量保证节点是连通的，避免用边连接节点(不能过分依赖程序的自动边约束)。复杂模型可以通过第三方建模和网格化工具实现。 　　

　　

　　B.实体元素节点只有平移自由度。注意节点支撑约束的处理与杆和平面元节点的区别。比如简支效应应该只约束边界处实体单元边的中间节点(如下图所示中间一行的节点)，而固支会约束弯矩方向的对应节点(如下图)。PS:模拟简支边界时，在厚度方向上合理划分单元层数，从而在物体边界的边的中间施加约束。如果约束不在中间，就会出现拱效应，结果不合理。 　　

　　

　　 　　

　　

　　C.当实体单元弯曲变形明显时，不协调单元(SAP2000曲面，实体单元是线性积分单元，单元边界只能保持平直，不能弯曲。单元弯曲时会发生剪切自锁现象，纯弯曲时会发生剪切变形，不合理，刚度过高。其他有限元程序可以使用二次积分单元和其他允许边界弯曲的单元，但计算成本较高。SAP2000通过使用不协调单元可以用较少的计算代价得到足够精确的结果，但是这种不协调单元不能在失真状态下使用)。 　　

　　

　　D.在对壳单元建模时，在轴位置采用指定的壳厚度覆盖项(选择壳对象，指定厚度覆盖项，定义相应节点处的板厚度，定义相应节点处的偏移值。下图所示的板材，薄部偏移值为0，根部偏移值为100)。使用灵活的复制、移动等方式。做一个腋窝钢板。注意壳的方向，使用指定的翻转3轴可以快速修改。 　　

　　

　　 　　

　　

　　1.2分析 　　

元与实体单元结果非常接近，两种模型结果均可信。可见采用加腋板后，会出现拱效应，在板跨中形成压力。因此，加腋大板框架结构中梁、板轴力来源为：梁板翼缘的作用、加腋的拱效应。

　　

2.大板框架结构梁板内力综合对比：
条件：C30，3X3跨柱网，柱网尺寸为8.1X8.1m，梁截面500X900，柱截面600X600，恒载30，不考虑自重。板厚平板250mm，加腋处400mm，加腋宽度1.8m。

　　

模型板均采用壳元，指定自动剖分及边约束。

　　

模型1~4分别为：

　　

1：梁插入点为中部，250厚平板，板荷载为导荷至框架；（壳变形及内力由框架变形产生）

　　

2：梁插入点为中部，250厚平板，板荷载为壳均布荷载；

　　

3：梁插入点为顶中，250厚平板，板荷载为壳均布荷载；

　　

4：梁插入点为顶中，250~400加腋板，板荷载为壳均布荷载；

　　

分析结果：

　　

2.1板：

　　

　　

注：1.板内力、应力均为中间跨板结果。

　　

2.未注明单位均为：弯矩―kN*m、轴力―kN、应力―MPa。

　　

　　

板弯矩M11

　　

　　

板轴力F11

　　

注：模型3、4因梁板翼缘作用，板在梁附近出现轴向拉压力。梁端处，板翼缘位于受拉区，出现拉力。梁跨中，板翼缘位于受压区，出现压力。以上板轴力均随板与梁距离增大而逐渐减小，最大处位于梁板交界处（即沿梁位置，板轴力最大，远离梁时，板轴力减小）。模型3板跨中拉力较小，与模型1/2相当。模型4跨中仍存在较大轴压力。可见加腋板跨中压力是因为起拱效应产生。

　　

　　

板顶应力

　　

　　

板顶S11，水平中线截面切割结果

　　

　　

板底应力

　　

　　

板底S11，水平中线截面切割结果

　　

2.2梁：

　　

　　

　　

　　

弯矩图

　　

　　

轴力图

　　

以上模型与SATWE对应模型（混凝土容重取0）梁内力结果（见下图）均不吻合。当模型1，修改壳截面属性：膜厚度=0.01，板厚度=0。边梁、中梁分别按SATWE刚度系数指定截面调整系数后，内力结果完全吻合。

　　

　　

综上所述：

　　

1.梁板翼缘作用对梁弯矩有较大影响，弯矩大大减小（板翼缘作用使梁刚度明显增大，梁柱弯矩均明显减小）。但是应注意到，常规PKPM等设计软件已考虑此效应对梁刚度进行了修正。

　　

2.考虑梁板翼缘作用，会对梁轴力产生明显影响，在梁跨中产生拉力，梁端产生压力。梁设计时应根据不同部位分别考虑轴力、弯矩的影响。

　　

3.板翼缘作用对板的轴影响主要在梁相关范围，远离梁后，板轴力很小。加腋板跨中轴力主要由起拱效应导致。拱效应导致加腋板跨中底部拉应力范围明显减小。对比截面切割结果，加腋板应力峰值最为平缓，且板底受拉区小。

　　

4. 从梁内力、板内力、应力分布及峰值可以看出，加腋大板受力最合理。