组合楼板与组合梁

1、压型钢板与混凝土组合楼板设计 基本构成; 压型钢板的选择; 力学行为; 承载能力: 弯矩; 纵向抗剪; 竖向抗剪; 功能; 安装二、压型钢板二、压型钢板组合组合楼板与组合梁楼板与组合梁 压型钢板可作为浇灌混凝土的模板； 压型钢板非常轻便； 压型钢板可代替受拉钢筋； 刚度较大，减轻结构自重； 有利于各种管线的布置、装修方便； 减小火灾发生的可能性； 起到支撑钢梁侧向稳定的作用。 GB/T12754-2006彩色图层钢板及钢带 GB/T12755-2008建筑用压型钢板 GB/50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范 混凝土覆高：混凝土覆高： 40mm40 mm构造荷构造荷载载:防火材料，吸声

2、材料 越高，承越高，承载载力越大力越大 建筑因素建筑因素:承载力板底处理功能因素功能因素:利于净空高度及辅助吊挂 火灾因素火灾因素:利于火灾（高温）热胀冷缩1 组合板的构造要求 总厚度不应小于90mm，翼缘以上混凝土hc不应小于50mm 混凝土强度不宜低于C20，骨料尺寸不应大于0.4hc、肋的1/3和30mm三者中较小值 应布置分布筋，起到分布集中荷载的作用。两个方向的配筋率不应小于0.2 简支板的支座上应配置构造负弯矩钢筋，以控制裂缝宽度。94、组合楼板设计组合楼板设计 压型钢板作为组合板的主要承重构件，混凝土只是作为楼板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用； 压型钢板作为浇筑混凝土

3、的永久性模板，并作为施工时的操作平台； 考虑组合作用的压型钢板组合楼板（常用+学习） 施工阶段：o压型钢板作为模版及浇筑混凝土的作业平台，在施工阶段，o弹性理论，进行强度和刚度验算； 使用阶段：o压型钢板相当于钢筋混凝土板中的受拉钢筋o考虑两者的组合作用，弹塑性计算 板上混凝土硬化以前的阶段 承担荷载为：自重、混凝土自重及施工荷载。 当跨中弯曲变形大于20mm，需考虑坑凹效应增加的混凝土，计算时应增加厚度0.7的混凝土自重 当不加临时支撑时，压型钢板的正截面抗弯承载能力应满足以下要求 MfayWs压区拉区 压型钢板与混凝土形成整体，共同工作，一起共同承担永久荷载及使用荷载 按全部荷载作用在强边

4、(顺肋)方向单向板计算，且均按简支板考虑 正截面受弯承载力 交界面剪切粘结承载力 抗冲切承载力 斜截面受剪承载力 变形验算 双向板计算时：o 计算强边弯矩时，弱边计算跨度取o 计算弱边弯矩时，强边计算跨度取o 强边方向按组合板设计，弱边方向只按压型钢板顶面以上的混凝土设计16yl/xl/exyll4/xyIIfyp,d0.8fcd压型钢板形心轴dpzNc,fNpMpl,Rd 忽略受拉区混凝土 压型钢板内受拉= Ape fyp,d 混凝土内等效压力=bxpl 0.8fcd xpl= Ape fyp,d / 0.8 b fcd 弯矩设计值Mpl,Rd= 0.8 Apefyp,d(dp - xpl/

5、2)xpl截面中性轴 Mpr1.25Mpa(1NcfApefyp,d) MpaTotal Mpl,Rd = Nc,f z + MprzNc,fMpr=0.85fcdfyp,dfyp,d+hcepeNc,f z Nc,f 要求：在于钢板与混凝土交界面上的粘结应力应不至于引起二者的相对滑移 通常在界面剪力作用下，发生粘结破坏 如何防治？（同组合梁）THE M-K OR SHEAR-BOND TEST 构造要求 配筋要求：o 连续板或悬臂板的负弯矩区应配置纵向受力钢筋；o 在较大集中荷载区段和开洞周围应配置附加钢筋；o 当防火等级较高时，可配置附加纵向受力钢筋；o 为提高组合板的组合作用，光面开口压

6、型钢板，应在剪跨区（均布荷载在板两端L/4范围内）布置直径为6mm间距150至300mm的横向钢筋，纵肋翼缘板上焊缝长度不小于50mm。o 组合板应设置分布钢筋网，分布钢筋两个方向的配劲率不宜少于0.002 构造要求 搭接长度： 肋（弱边）外伸强边外伸施工安装要求三、三、钢与混凝土组合钢与混凝土组合梁的设计梁的设计五五、组合组合梁的承载力梁的承载力 六六、抗剪连接件设计抗剪连接件设计 完全抗剪连接：o抗剪连接件的纵向水平受剪承载力能够保证梁的最大受弯承载力充分发挥；部分抗剪连接：o抗剪连接件少于完全抗剪连接需要的数量时；o实际工程中，具有良好的经济效益301、受弯承载力1.1 计算方法弹性理论

7、早期设计方法o先将混凝土翼缘板折算成钢材截面o后按材料力学方法计算截面最大应力o不考虑塑性变形发展带来的承载力潜力塑性设计方法考虑破坏前的塑性变形o塑性变形较大，构件高度降低较多，易发生局部屈曲、侧向压屈和弯扭压屈，导致材料强度不能充分发挥，承载力降低。311.1 计算方法塑性中和轴的位置：1）中和轴位于钢梁腹板内o受压区钢梁上翼缘及钢梁腹板有可能产生局部压屈321.1 计算方法塑性中和轴的位置：2）中和轴位于混凝土板内o钢梁全截面受拉，不会产生局部压屈331.1 计算方法 塑性中和轴的位置：o 为保证计算可靠，按塑性方法计算时应采取措施保证钢梁截面腹板和翼缘足够的刚度，即在达到塑性受弯承载力

8、之前，截面能产生足够的塑性转角。o 钢结构设计规范中对塑性设计的板件宽厚比进行了限定。341.1 计算方法板内压应力：通过抗剪连接件传递o受弯时，沿翼缘板宽度方向板内压应力分布不均匀，钢梁轴线附近较大，距轴线较远的板中压应力较小。351.2 受弯承载力计算(1)按塑性理论计算的基本假定；1）混凝土翼缘板与钢梁为完全抗剪连接；2）塑性中和轴以上混凝土达到轴心抗压设计强度；3）忽略塑性中和轴以下混凝土的抗拉强度；4）不计板托截面的作用；5）塑性中和轴以下钢梁截面的拉应力和塑性中和轴以上钢梁截面的压应力取值：规范认为分别达到钢材的相应强度设计值f。361.2 受弯承载力计算(2)正弯矩截面的受弯承载

9、力；两种考虑位置（忽略板托的作用）1）中和轴位于混凝土板内371eccAfb h feeAfxb fecMb xf y1.2 受弯承载力计算(2)正弯矩截面的受弯承载力；两种考虑位置（忽略板托的作用）1）中和轴位于钢梁腹板内381eccAfb h f10.5()eccb h fAAf112eccMb h f yA fy3、纵向界面受剪承载力界面抗剪：沿一个既定的平面抗剪为什么要进行纵向界面抗剪验算：o组合梁交界面上的剪力通过抗剪连接件传递到混凝土翼缘板上，将在连接件周围的托板和混凝土翼缘板内产生纵向剪力，可能导致混凝土翼缘板出现纵向裂缝。措施：横向钢筋39,1,1ll uVV3、纵向界面受剪承

10、载力纵向最不利受剪界面的两种类型：40 若形成组合梁结构，则必须保证混凝土板与钢梁的共同工作（无相对滑移）。 与压型钢板组合梁要求一致 采用抗剪连接件 抵抗交界面剪切粘结破坏（抗剪） 抵抗水平剪力和竖向掀起力 横向钢筋预预制板工法制板工法抗剪抗剪连连接件接件哪一种抗剪哪一种抗剪连连接件最理想？接件最理想？抗剪抗剪连连接件接件 抗剪连接件推出试验 标准推出试验 标准试验：获得荷载-滑移曲线 每次需做三组 三次实验值不应差距10%;名义承载力极限PRk ： 实测极限值的实测极限值的10% 滑移能力：滑移能力： 名义承载力极限对应值 标准推出试验 Ductile connector Non duct

11、ile connectorShear PShear PSlip s Slip s suPRkPRk 足够的延性变形能够保证界面剪力重分布 连接件如何破坏？Crushed concreteSlip抗剪连接的破坏形态 连接件受剪受拉破坏o 一般在混凝土强度等级比较高的情况下发生 连接件附近混凝土破坏 o 栓钉连接件的承压应力在底部最大，沿高度逐渐减小，当接近顶部时承压应力开始反向 o 栓钉前方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂 抗剪连接件承载力 一般情况下掀起作用在栓钉中产生的拉力很小，可以忽略不计 NvkAdEcfc0.7Adfdu 当混凝土立方体强度fcu35N/mm2时，单根栓钉的受剪承载力与栓

12、钉截面积、混凝土轴心抗压强度fc和弹性模量Ec有关。 当混凝土强度fcu35N/mm2时，栓钉的最大受剪承载力取决于栓钉的抗剪能力 抗剪连接件的数量和布置 完全抗剪连接组合梁的抗剪连接件设计应保证梁截面在达到受弯承载力之前交界面不发生连接件的受剪破坏，因此，最大弯矩截面至零弯矩截面之间区段（剪跨区）内的连接件数量按下式计算 nVlNv 剪跨区内混凝土翼缘板和交界面的剪力设计值 需要明确截面中性轴？ 0.8fcdfydNc,fNa,pl(=Nc,f)Nc,f beffxc0.8fcd()beffhatftwbfdhthgxcAafydbeff0.8fcd()Mpl,RdAafydhght0.5x

13、c()Na,pl Aafydzhchpxc中性轴条件：xchcAabeffhc0.8fcd()Aafydbeffhchphatftwbfdhthg0.8fcdfydfyd2Nc,fNacNa,pl中性轴xc 2bfxcht()fyd()()2/5 . 0,tccacctgplaRdplhhxNhhhNM条件:xchttfAaxcNac2bffydht 抗剪连接件的数量和布置o由于剪力双生互等，梁中任一点纵向剪力等于该点所在截面的竖向剪应力。因此，交界面上纵向剪力的分布与梁的剪力图相似57按弹性理论设计连接件，其间距应根据每个连接件承担相等剪力的原则。 抗剪连接件的数量和布置o但是，试验研究显示

14、，栓钉作为柔性连接件具有良好的剪力重分布能力，即沿梁轴线均匀布置的连接件的纵向剪力也会趋于均匀，不会导致组合梁承载力的显著降低。o所以，实际工程中，连接件通常均匀布置，施工方便。o注意：当剪力分布有明显的变化时，应根据剪力图布置连接件。58七、七、组合组合梁的变形计算梁的变形计算 通常，先进行承载力极限验算（Ultimate limit state，ULS）；然后进行正常使用极限验算）；然后进行正常使用极限验算（Serviceability limit states，SLS）;内容:大变形：属于大部分情况，是比较重要的一项验算内容;振动：多针对承受动力荷载的组合楼板，比如舞蹈房，健身房;混凝土

15、部分的开裂。混凝土部分的开裂。IELqac38454挠度极限:动力荷载下（普通材料） span/300动力荷载下（脆性材料） span/500一般荷载下 span/200 先假定完全粘结梁; 将混凝土部分等效为纯钢截面; 然后求出E 和 Ibeffbeff/n八、八、部分抗剪连接组合梁部分抗剪连接组合梁 抗剪连接件的数量是按达到塑性受弯承载力时的交界面纵向剪力来确定（完全抗剪）。 实际工程很难做到完全抗剪连接 同时：o 混凝土、钢梁自重等荷载部分仅由钢梁承担，只有使用荷载才在交界面上产生纵向剪力o 当组合梁的截面尺寸不是取决于其塑性受弯承载力，而是由使用阶段的变形或施工条件等其他因素确定时，也

16、没有必要按完全抗剪连接确定连接件的数量 选择部分抗剪连接的原因：o 施工时，荷载由钢梁承担；使用时，才会产生纵向剪力，从保证使用阶段混凝土和钢梁的共同工作要求出发，没有必要按塑性方法设计。o 当组合梁尺寸不是由塑性受弯性能决定的，而是由使用阶段或施工条件等其他因素确定的，也没有必要按完全抗剪连接设计65 如果连接件刚度足够大，则基于完全抗剪连接进行组合梁设计是可行的。 单位长度内界面剪力九、九、连续组合梁连续组合梁与简支梁的受力区别1、负弯矩区的受力性能1）中间支座附加截面混凝土翼缘板受拉开裂，抗弯以钢梁为主。一般，支座截面是组合梁的薄弱环节；2）中间支座的钢梁处于受压区，其受压翼缘和腹板可能发生局部失稳，将影响截面承载力的发挥和内力重分布。若荷载不利布置使某跨均为负弯矩时，梁还可能发生整体失稳3）简支组合梁跨中截面承受的弯矩大而剪力小，支座截面承受的剪力大而弯矩为零，可按纯剪或纯弯条件设计截面。在多跨连续组合梁中，中央支座截面上承受的弯矩和剪力同时为最大，属于复杂受力状态2、在负弯矩区，抗剪连接件的承载能力有所降低；（由