壓型鋼板組合樓板計(jì)算與構(gòu)造

1、壓型鋼板組合樓板1.定義組合樓板由壓型鋼板、混凝土板通過(guò)抗剪連接措施共同作用形成。2組合樓板的優(yōu)點(diǎn)1) 壓型鋼板可作為澆灌混凝土的模板，節(jié)省了大量木模板及支撐；2) 壓型鋼板非常輕便，堆放、運(yùn)輸及安裝都非常方便；3) 使用階段，壓型鋼板可代替受拉鋼筋，減少鋼筋的制作與安裝工作。4) 剛度較大，省去許多受拉區(qū)混凝土，節(jié)省混凝土用量，減輕結(jié)構(gòu)自重；5) 有利于各種管線的布置、裝修方便；6) 與木模板相比，施工時(shí)減小了火災(zāi)發(fā)生的可能性；7) 壓型鋼板也可以起到支撐鋼梁側(cè)向穩(wěn)定的作用。3組合樓板的發(fā)展二十世紀(jì)30-50年代 早在三十年代，人們就認(rèn)識(shí)到壓型鋼板與混凝土樓板組合結(jié)構(gòu)具有省時(shí)、節(jié)力、經(jīng)濟(jì)效益

2、好的優(yōu)點(diǎn)，到50年代，第一代壓型鋼板在市場(chǎng)上出現(xiàn)。二十世紀(jì)60年代70年代 六十年代前后，歐美、日本等國(guó)多層和高層建筑的大量興起，開(kāi)始使用壓型鋼板作為樓板的永久性模板和施工平臺(tái)，隨后人們很自然的想到在壓型鋼板表面做些凹凸不平的齒槽，使它和混凝土粘結(jié)成一個(gè)整體共同受力，此時(shí)壓型鋼板可以代替或節(jié)省樓板的受力鋼筋，其優(yōu)越性很大。二十世紀(jì)80年代現(xiàn)在 組合板的試驗(yàn)和理論有了新進(jìn)展，特別是在高層建筑中，廣泛地采用了壓型鋼板組合樓板。日本、美國(guó)、歐洲一些國(guó)家相應(yīng)的制定了相關(guān)規(guī)程。我國(guó)對(duì)組合樓板的研究和應(yīng)用是在20世紀(jì)80年代以后，與國(guó)外相比起步較晚，主要是由于當(dāng)時(shí)我國(guó)鋼材產(chǎn)量較低，薄卷材尤為緊缺，成型的壓

3、型鋼板和連接件等配套技術(shù)未得到開(kāi)發(fā)。近年來(lái)由于新技術(shù)的引進(jìn)，組合樓板技術(shù)在我國(guó)已較為成熟。4 常用的壓型鋼板的截面形式給出了幾種實(shí)際工程中采用的壓型鋼板，通過(guò)圖片使學(xué)生對(duì)壓型鋼板有感性的認(rèn)識(shí)，圖中所示設(shè)置凹槽的壓型鋼板，設(shè)置凹槽后可明顯提高鋼板和混凝土板的組合作用。2.1.1 常用壓型鋼板截面形式§2.2 組合樓板的材料及受力特性分析組合板：由壓型鋼板和混凝土板兩部分組成；壓型鋼板按其在組合板中的作用可以分為三類(lèi)：（一）以壓型鋼板作為組合板的主要承重構(gòu)件，混凝土只是作為樓板的面層以形成平整的表面及起到分布荷載的作用；（二）壓型鋼板作為澆筑混凝土的永久性模板，并作為施工時(shí)的操作平臺(tái)；（

4、三）考慮組合作用的壓型鋼板組合樓板，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工程中最為廣泛應(yīng)用。本章主要講述第三類(lèi)考慮組合作用的壓型鋼板混凝土組合樓板，在施工階段壓型鋼板作為模版及澆筑混凝土的作業(yè)平臺(tái)，在施工階段僅進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算；在使用階段，壓型鋼板相當(dāng)于鋼筋混凝土板中的受拉鋼筋，在全部靜載及活荷載作用下，考慮兩者的組合作用，因此按照組合樓板進(jìn)行計(jì)算。§2.3組合樓板的設(shè)計(jì)組合板的計(jì)算可分施工與使用兩個(gè)階段進(jìn)行。組合板的施工階段，需對(duì)壓型鋼板作為澆注混凝土底模的強(qiáng)度和撓度進(jìn)行驗(yàn)算；組合板的使用階段，對(duì)組合板在全部荷載作用下的強(qiáng)度和撓度進(jìn)行計(jì)算。組合板或非組合板在施工階段，只計(jì)算順助(強(qiáng)邊)方向壓型鋼板強(qiáng)度

5、和撓度。1 施工階段當(dāng)不加臨時(shí)支撐時(shí)，壓型鋼板的正截面抗彎承載能力應(yīng)滿足以下要求： (2.3.1) (2.3.2)M彎矩設(shè)計(jì)值；fay壓型鋼板強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ws壓型鋼板截面抵抗短，取受壓區(qū)Wsc或受拉區(qū)Wst的較小值；Is 單位寬度壓型鋼板對(duì)荷載重心軸的慣性矩；xc從壓型鋼板受壓翼繞外邊緣到中和軸的距離；hs壓型鋼板截面抵抗短，取受壓區(qū)Wsc或受拉區(qū)Wst的較小值。壓型鋼板在施工階段，應(yīng)進(jìn)行撓度計(jì)算，當(dāng)均布荷載時(shí)：對(duì)于簡(jiǎn)支板 (2.3.3)Pz單位寬度均布短期荷載值，取荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Es壓型鋼板彈性模量；Is單位寬度壓型鋼板的慣性矩；L板的計(jì)算跨度；對(duì)于雙跨連續(xù)板 (2.3.4)w板的允許撓度，取

6、L200及20mm的較小值。2. 使用階段組合板強(qiáng)邊方向的正彎矩和撓度，均按全部荷載作用的強(qiáng)邊(順肋)方向單向板計(jì)算。此時(shí)，不論實(shí)際支承情況如何，均按簡(jiǎn)支板考慮。 壓型鋼板與混凝土形成整體共同工作。主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的驗(yàn)算：正截面抗彎能力；疊合面抗剪能力；抗沖切能力；斜截面抗剪能力；變形驗(yàn)算。1）正截面抗彎能力采用塑性設(shè)計(jì)方法，計(jì)算中考慮作為受拉區(qū)的壓型鋼板沒(méi)有混凝土保護(hù)以及中和軸附近材料強(qiáng)度發(fā)揮不充分等原因，對(duì)壓型鋼板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.9；對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度乘以折減系數(shù)0.8。a）當(dāng)時(shí)塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上的混凝土內(nèi)，組合板的抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算： (2.3.5) (2.3.

7、6)式中x為組合板受壓區(qū)高度。當(dāng)時(shí)，取；為組合板的有效高度；y為壓型鋼板截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力合力的距離，??；b為壓型鋼板的波距；As為壓型鋼板波距內(nèi)的截面面積；f為壓型鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fcm為混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；hc為壓型鋼板上翼緣以上澆筑混凝土厚度。b）當(dāng)時(shí)塑性中和軸在壓型鋼板內(nèi)，組合板橫截面抗彎強(qiáng)度按下列公式進(jìn)行計(jì)算： (2.3.7) (2.3.8)其中Asc為塑性中和軸以上壓型鋼板面積；y1、y2為壓型鋼板受拉區(qū)截面拉應(yīng)力的合力分別至受壓區(qū)混凝土板截面和壓型鋼板壓應(yīng)力合力的距離。圖2.3.1 組合板正截面抗彎能力計(jì)算圖2）疊合面抗剪承載力通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)壓型鋼板加工的

8、組合板疊合面抗剪能力進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一次回歸正交方差分析，得出組合板疊合面抗剪強(qiáng)度公式如下： 且 (2.3.9)式中Vu為組合板的抗剪能力；V為組合板疊合面的縱向剪力設(shè)計(jì)值；a0a3為剪力粘結(jié)系數(shù)由試驗(yàn)確定或者參考下列數(shù)值：a為組合板剪跨，均布簡(jiǎn)支板取（L為板的計(jì)算跨度）；M為與剪力設(shè)計(jì)值相對(duì)應(yīng)的彎矩設(shè)計(jì)值；Wz組合板平均槽寬；h0組合板的有效寬度；t壓型鋼板厚度。3）斜截面抗剪承載力組合板的斜截面受剪承載力應(yīng)按下式計(jì)算：(2.3.10)Vv組合板斜截面上的最大剪力設(shè)計(jì)值；fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；b計(jì)算寬度。4）抗沖切計(jì)算圖2.3.2 組合板中的抗沖切面積組合板在集中荷載作

9、用下的抗沖切強(qiáng)度按下式計(jì)算：(2.3.11)um臨界周邊長(zhǎng)度，見(jiàn)圖2.3.2；ft 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；hc混凝土板最小厚度；h0組合板有效高度，即壓型鋼板截面重心軸至混凝土受壓區(qū)最外邊緣的距離。5）變形驗(yàn)算組合板的變形按彈性理論進(jìn)行，按短期荷載作用時(shí)，可將混凝土面積除以鋼材與混凝土彈性模量比n換算為鋼面積；按長(zhǎng)期荷載作用時(shí)，將截面中的混凝土的彈性模量除以2n換算成鋼截面。組合板全截面發(fā)揮作用時(shí)的短期荷載作用下等效截面慣性矩I(2.3.12)(2.3.13)全截面有效時(shí)組合板中和軸至受壓區(qū)邊緣的距離；As壓型鋼板截面面積；Ac混凝土截面面積；h0組合板有效高度(組合板受壓邊緣至壓型鋼板截

10、面重心的距離)；組合板受壓邊緣至混凝土重心距離；Is壓型鋼板對(duì)其中和軸慣性矩；Ic 混凝土對(duì)其中和軸慣性矩。把上式中的n用2n來(lái)替代，即可得到在長(zhǎng)期荷載作用下組合截面的等效慣性矩。組合板的撓度，應(yīng)按荷載的短期效應(yīng)組合，并考慮永久荷載的長(zhǎng)期作用的影響。對(duì)于承受均布荷載的簡(jiǎn)支組合板，其撓度可以按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：(2.3.14)(2.3.15)(2.3.16)其中q為均布可變荷載；g為均布永久荷載；I0換算成鋼截面的組合截面慣性矩；考慮永久荷載長(zhǎng)期作用影響的組合截面慣性矩；為全截面有效時(shí)組合板中和軸至受壓區(qū)邊緣的距離 ；As為壓型鋼板截面面積；Ac為混凝土截面面積；h0為組合板有效高度；為組合板

11、受壓邊緣至混凝土重心距離；Is為壓型鋼板對(duì)其中和軸慣性矩。6)自振頻率控制振動(dòng)感覺(jué)與環(huán)境條件有關(guān)，組合板理想的自振頻率在20Hz以上，如果自振頻率在12Hz以下，則產(chǎn)生振動(dòng)的可能性較大。因此對(duì)組合板或鋼筋混凝土板的自振頻率控制在15Hz以上。自振頻率和板的剛度及端部支撐條件有關(guān)。自振頻率v的計(jì)算：(2.3.17)T自振周期；K由支撐條件確定的系數(shù)；兩端簡(jiǎn)支，K0.178；一端簡(jiǎn)支一端固定，K0.177；兩端固定，K0.175；-僅為自重與恒載所產(chǎn)生的撓度。§2.4 構(gòu)造要求1. 壓型鋼板組合板中采用的壓型鋼板凈厚度不小于0.75mm，最好控制在1.0mm以上。為便于澆筑混凝土，要求壓

12、型鋼板平均槽寬不小于50mm，當(dāng)在槽內(nèi)設(shè)置圓柱頭焊釘時(shí)，壓型鋼板總高度（包括壓痕在內(nèi)）不應(yīng)超過(guò)80mm。組合樓板中壓型鋼板外表面應(yīng)有保護(hù)層以防御施工和使用過(guò)程中大氣的侵蝕。圖2.4.1組合板構(gòu)造2. 配筋要求以下情況組合板內(nèi)應(yīng)配置鋼筋：1） 連續(xù)板或懸臂板的負(fù)彎矩區(qū)應(yīng)配置縱向受力鋼筋；2） 在較大集中荷載區(qū)段和開(kāi)洞周?chē)鷳?yīng)配置附加鋼筋；3） 當(dāng)防火等級(jí)較高時(shí)，可配置附加縱向受力鋼筋；4） 為提高組合板的組合作用，光面開(kāi)口壓型鋼板，應(yīng)在剪跨區(qū)（均布荷載在板兩端L/4范圍內(nèi)）布置直徑為6mm間距150至300mm的橫向鋼筋，縱肋翼緣板上焊縫長(zhǎng)度不小于50mm。5） 組合板應(yīng)設(shè)置分布鋼筋網(wǎng)，分布鋼筋兩個(gè)方向的配勁率不宜少于0.002。3. 混凝土板裂縫寬度連續(xù)組合板負(fù)彎矩的開(kāi)裂寬度，室內(nèi)正常環(huán)境下不應(yīng)超過(guò)0.3 mm，室內(nèi)高溫度環(huán)境或露天時(shí)不應(yīng)超過(guò)0.2mm。連續(xù)組合板按簡(jiǎn)支板設(shè)計(jì)時(shí)，支座區(qū)的負(fù)鋼筋