压型钢板组合楼板计算与构造设计方法

压型钢板组合楼楼板1.定义组合楼板由压型型型钢板、混混凝凝土板通通过抗抗剪连接接措施施共同作作用形形成。2．组合楼板的的的优点压型钢板可作为为为浇灌混混凝土土的模板板，节节省了大大量木木模板及及支撑撑；压型钢板非常轻轻轻便，堆堆放、运运输及安安装都都非常方方便；；使用阶段，压型型型钢板可可代替替受拉钢钢筋，减减少钢筋筋的制制作与安安装工工作。刚度较大，省去去去许多受受拉区区混凝土土，节节省混凝凝土用用量，减减轻结结构自重重；有利于各种管线线线的布置置、装装修方便便；与木模板相比，施施工时减小了了火灾发生的的可能性；压型钢板也可以以以起到支支撑钢钢梁侧向向稳定定的作用用。3．组合楼板的的的发展二十世纪30---50年代早在三十年代代代，人们就就认认识到压压型钢钢板与混混凝土土楼板组组合结结构具有有省时时、节力力、经经济效益益好的的优点，到到50年代，第第一一代压型型钢板板在市场场上出出现。二十世纪60年年年代－70年代六十年年年代前后后，欧欧美、日日本等等国多层层和高高层建筑筑的大大量兴起起，开开始使用用压型型钢板作作为楼楼板的永永久性性模板和和施工工平台，随随后后人们很很自然然的想到到在压压型钢板板表面面做些凹凹凸不不平的齿齿槽，使使它和混混凝土土粘结成成一个个整体共共同受受力，此此时压压型钢板板可以以代替或或节省省楼板的的受力力钢筋，其其优优越性很很大。二十世纪80年年年代－现现在组合板的试验和和和理论有有了新新进展，特特别别是在高高层建建筑中，广广泛泛地采用用了压压型钢板板组合合楼板。日日本本、美国国、欧欧洲一些些国家家相应的的制定定了相关关规程程。我国对组合楼板板板的研究究和应应用是在20世纪80年代以后后，与与国外相相比起起步较晚晚，主主要是由由于当当时我国国钢材材产量较较低，薄薄卷材尤尤为紧紧缺，成成型的的压型钢钢板和和连接件件等配配套技术术未得得到开发发。近近年来由由于新新技术的的引进进，组合合楼板板技术在在我国国已较为为成熟熟。4常用的压型型钢钢板的截面面面形式给出了几种实际际际工程中中采用用的压型型钢板板，通过过图片片使学生生对压压型钢板板有感感性的认认识，图图中所示示设置置凹槽的的压型型钢板，设设置置凹槽后后可明明显提高高钢板板和混凝凝土板板的组合合作用用。2.1.1常常常用压型型钢板板截面形形式§2.2组合合合楼板的的材料料及受力力特性性分析组合板：由压型型型钢板和和混凝凝土板两两部分分组成；；压型型钢板按按其在在组合板板中的的作用可可以分分为三类类：（一一）以压压型钢钢板作为为组合合板的主主要承承重构件件，混混凝土只只是作作为楼板板的面面层以形形成平平整的表表面及及起到分分布荷荷载的作作用；；（二）压压型型钢板作作为浇浇筑混凝凝土的的永久性性模板板，并作作为施施工时的的操作作平台；；（三三）考虑虑组合合作用的的压型型钢板组组合楼楼板，这这种结结构构件件在工工程中最最为广广泛应用用。本本章主要要讲述述第三类类考虑虑组合作作用的的压型钢钢板混混凝土组组合楼楼板，在在施工工阶段压压型钢钢板作为为模版版及浇筑筑混凝凝土的作作业平平台，在在施工工阶段仅仅进行行强度和和刚度度验算；；在使使用阶段段，压压型钢板板相当当于钢筋筋混凝凝土板中中的受受拉钢筋筋，在在全部静静载及及活荷载载作用用下，考考虑两两者的组组合作作用，因因此按按照组合合楼板板进行计计算。§2.3组合楼楼楼板的设设计组合板的计算可可可分施工工与使使用两个个阶段段进行。组组合合板的施施工阶阶段，需需对压压型钢板板作为为浇注混混凝土土底模的的强度度和挠度度进行行验算；；组合合板的使使用阶阶段，对对组合合板在全全部荷荷载作用用下的的强度和和挠度度进行计计算。组合板或非组合合合板在施工工阶阶段，只只计算算顺助(强边)方向压型型钢钢板强度度和挠挠度。1施工阶段当不加临时支撑撑撑时，压压型钢钢板的正正截面面抗弯承承载能能力应满满足以以下要求求：(22.33.1))(2..3..2)M－弯矩设计值值值；fay－压型钢钢钢板强度设设计计值；Ws－压型钢板板截截面抵抗短短短，取受受压区区Wsc或受拉拉区区Wst的较小小值值；Is－单位宽宽度压压型钢板板对荷载载重心心轴的惯惯性矩矩；xc－从压型钢钢板板受压翼绕绕绕外边缘缘到中中和轴的的距离离；hs－压型钢板板截截面抵抗短短短，取受受压区区Wsc或受拉拉区区Wst的较小小值值。压型钢板在施工工工阶段，应应进进行挠度度计算算，当均均布荷荷载时：：对于简支板((2.3..33)Pz－单位宽度度均均布短期荷荷荷载值，取取荷荷载标准准值；；Es－压型钢板板弹弹性模量；；；Is－单位宽度度压压型钢板的的的惯性矩矩；L－板的计算跨跨跨度；对于双跨连续板板板(22.33.4))[w]－板的允允许挠挠度，取取L／200及20mm的较小值值。2.使用阶段段段组合板强边方向向向的正弯弯矩和和挠度，均均按按全部荷载载作作用的强强边(顺肋)方向单向向板板计算。此此时时，不论实实际际支承情情况如如何，均均按简简支板考考虑。压型钢钢钢板与混混凝土土形成整整体共共同工作作。主主要进行行以下下几个方方面的的验算：eq\o\ac(○,1)正截面抗抗弯弯能力；；eq\o\ac(○,2)叠合面抗抗剪剪能力；；eq\o\ac(○,3)抗冲切能能力力；eq\o\ac(○,4)斜截面抗抗剪剪能力；；eq\o\ac(○,5)变形验算算。1）正截面抗弯弯弯能力采用塑性设计方方方法，计算算中中考虑作作为受受拉区的的压型型钢板没没有混混凝土保保护以以及中和和轴附附近材料料强度度发挥不不充分分等原因因，对对压型钢钢板的的强度设设计值值乘以折折减系系数0.9；对混凝凝土土抗压强强度乘乘以折减减系数数0.8。a）当时塑性中和轴在压压压型钢板板上翼翼缘以上上的混混凝土内内，组组合板的的抗弯弯强度按按下式式计算：：(22.3..5))(2..3..6)式中x为组合板板板受压区区高度度。当时，取取；为组合板板的的有效高高度；；y为压型钢钢板板截面应应力合合力至混混凝土土受压区区截面面应力合合力的的距离，取取；；b为压型钢钢板板的波距距；AAs为压型钢钢板板波距内内的截截面面积积；ff为压型钢钢板板的抗拉拉强度度设计值值；ffcm为混凝凝土土弯曲抗抗压强强度设计计值；；hc为压型钢钢板板上翼缘缘以上上浇筑混混凝土土厚度。b）当时塑性中和轴在压压压型钢板板内，组组合板横横截面面抗弯强强度按按下列公公式进进行计算算：(2..3..7)((2.3..88)其中Asc为塑塑性中中和轴以以上压型型钢板板面积；y1、y2为压型钢钢板板受拉区区截面面拉应力力的合合力分别别至受受压区混混凝土土板截面面和压压型钢板板压应应力合力力的距距离。图2.3.1组组组合板正截截面面抗弯能能力计计算图2）叠合面抗剪剪剪承载力通过对国内压型型型钢板加加工的的组合板板叠合合面抗剪剪能力力进行试试验研研究，并并对试试验结果果进行行一次回回归正正交方差差分析析，得出出组合合板叠合合面抗抗剪强度度公式式如下：：且(2..3..9)式中Vu为组合合合板的抗抗剪能能力；V为组合板板叠叠合面的的纵向向剪力设设计值值；a0－a3为剪力粘粘结结系数由由试验验确定或或者参参考下列列数值值：a为组合板剪跨跨跨，，均布布简简支板取取（L为板的计计算算跨度）；；MM为与剪力力设设计值相相对应应的弯矩矩设计计值；Wz组合板平平均均槽宽；；h0组合板的的有有效宽度度；tt压型钢板板厚厚度。3）斜截面抗剪剪剪承载力组合板的斜截面面面受剪承承载力力应按下下式计计算：(2.3.1000)Vv－组合板斜斜截截面上的最最最大剪力力设计计值；fc－混凝土轴轴心心抗压强度度度设计值值；b－计算宽度。4）抗冲切计算算算图2.3.2组合板中中的的抗冲切切面积积组合板在集中荷荷荷载作用用下的的抗冲切切强度度按下式式计算算：(2.3.1111)um－临界周边边长长度，见图图图2.3..2；ft－混凝土土轴心心抗拉强强度设计计值；；hc－混凝土板板最最小厚度；；；h0－组合板有有效效高度，即即即压型钢钢板截截面重心心轴至至混凝土土受压压区最外外边缘缘的距离离。5）变形验算组合板的变形按按按弹性理理论进进行，按按短期期荷载作作用时时，可将将混凝凝土面积积除以以钢材与与混凝凝土弹性性模量量比n换算为钢钢面面积；按按长期期荷载作作用时时，将截截面中中的混凝凝土的的弹性模模量除除以2n换算成钢钢截截面。组合板全截面发发发挥作用用时的的短期荷荷载作作用下等等效截截面惯性性矩II(2.3.1222)(2.3.1333)－全截面有效时时时组合板板中和和轴至受受压区区边缘的的距离离；As－压型钢板板截截面面积；；；Ac－混凝土截截面面面积；h0－组合板有有效效高度(组合板受受压压边缘至至压型型钢板截截面重重心的距距离)；－组合板受压边边边缘至混混凝土土重心距距离；；Is－压型钢板板对对其中和轴轴轴惯性矩矩；Ic－混凝土土对其其中和轴轴惯性矩矩。把上式中的n用用用2n来替代代，即即可得到到在长长期荷载载作用用下组合合截面面的等效效惯性性矩。组组合板板的挠度度，应应按荷载载的短短期效应应组合合，并考考虑永永久荷载载的长长期作用用的影影响。对对于承承受均布布荷载载的简支支组合合板，其其挠度度可以按照照下下列公式式进行行计算：：(2.3.1444)(2.3.1555)(2.3.1666)其中q为均布可可可变荷载载；g为均布永永久久荷载；；I0换算成钢钢截截面的组组合截截面惯性性矩；；考虑永久久荷荷载长期期作用用影响的的组合合截面惯惯性矩矩；为全截截面面有效时时组合合板中和和轴至至受压区区边缘缘的距离；As为压型钢钢板板截面面面积；；Ac为混凝土土截截面面积积；hh0为组合板板有有效高度度；为为组合板板受压压边缘至至混凝凝土重心心距离离；Is为压型钢钢板板对其中中和轴轴惯性矩矩。6)自振频率控控制制振动感觉与环境境境条件有有关，组组合板理理想的的自振频频率在在20Hz以上，如如果果自振频频率在在12Hz以下，则则产产生振动动的可可能性较较大。因因此对组组合板板或钢筋筋混凝凝土板的的自振振频率控控制在在15Hz以上。自振频率率和和板的刚刚度及及端部支支撑条条件有关关。自振频率v的计计计算：(2.3.1777)T－自振周期；；；K－由支撑条件件件确定的系系数数；两端端简支支，K＝0.1778；一端简简支支一端固固定，K＝0.1777；两端固固定，K＝0.1775；-仅为自重与恒恒恒载所产生生的的挠度。§2.4构造造造要求1.压型钢板板板组合板中采用的的的压型钢板板净净厚度不小小于0.755mmm，最好控制制在1.0mmm以上。为便便于于浇筑混混凝土土，要求求压型型钢板平平均槽槽宽不小小于50mm，当在槽内内设设置圆柱柱头焊焊钉时，压型钢板板总总高度（包包括括压痕在在内）不应应超过80mmm。组合楼楼板中压型型钢板外表表面应有保保护层以防防御施工和和使用过程程中大气的的侵蚀。图2.4.1组合板构造图2.4.1组合板构造2.配筋要求求求以下情况组合板板板内应配配置钢钢筋：连续板或悬臂板板板的负弯矩矩区区应配置置纵向向受力钢钢筋；；在较大集中荷载载载区段和和开洞洞周围应应配置置附加钢钢筋；；当防火等级较高高高时，可可配置置附加纵纵向受受力钢筋筋；为提高组合板的的的组合作作用，光光面开口口压型型钢板，应应在在剪跨区区（均均布荷载载在板板两端L/4范围内）布布布置直径径为6mm间距150至300mmm的横向钢筋筋，纵纵肋翼缘缘板上上焊缝长长度不不小于50mm。组合板应设置分分分布钢筋筋网，分布布钢筋两个个方向的配配劲率不宜宜少于0.0002。3.混凝土板板板裂缝宽宽度连续组合板负弯弯弯矩的开开裂宽宽度，室室内正正常环境境下不不应超过0.3mmm，室内高高温温度环境境或露露天时不不应超超过0.2mmm。连续组合板按简简简支