第二讲压型钢板与混凝土组合板

1第2讲压型钢板-混凝土组合楼板20 主要内容主要内容概述施工阶段压型钢板设计使用阶段压型钢板设计构造要求设计实例31概述概述压型钢板钢筋网l受力钢筋网l分布钢筋网栓钉混凝土4压型钢板压型钢板-混凝土组合板的优点混凝土组合板的优点混凝土的模板施工平台重量轻，方便运输和吊装参与受力肋部便于安装管线等；减轻楼板自重施工阶段钢梁的侧向支撑5不利因素作为受拉单元参与受力；但暴露在外，耐火性能差（薄膜效应）耐腐蚀性能：镀锌层不能太厚（影响与混凝土的粘结性能；影响栓钉焊接）造价高，每平米增加50元左右67压型钢板+混凝土楼板=？（1）压型钢板为主要受力构件，混凝土板为面层。一般按钢结构设计，不考虑组合作用；（2）压型钢板仅为施工阶段的模板，及施工完成后的顶棚。一般按混凝土楼板设计，不考虑组合作用，压型钢板仅考虑防腐；（3）压型钢板参与受力。组合楼板。需考虑防火，防腐，及压型钢板与混凝土间的粘结措施。8保证压型钢板与混凝土共同工作保证压型钢板与混凝土共同工作混凝土受压压型钢板受拉l纵向波槽l压痕l焊接钢筋l栓钉9 压型钢板的截面参数压型钢板的截面参数材质：Q215B.F或Q235B.F厚度：0.8-1.2mmbw:不小于50mm10 压型钢板的材料压型钢板的材料不考虑制作时的冷作硬化效应；强度设计值11压型钢板的选用压型钢板的选用开口、缩口和闭口开口型：l加工、运输方便闭口和缩口l与混凝土见握裹力更强l截面重心低，内力臂大l抗火性能好l吊顶方便12压型钢板的制作压型钢板的制作多次辊轧成型1314压型钢板的截面参数压型钢板的截面参数15常用压型钢板的形式常用压型钢板的形式 建筑用压型钢板GB/T12755-1991国产压型钢板开口型16常用压型钢板的形式常用压型钢板的形式 建筑用压型钢板GB/T12755-1991国产缩口、闭口型17受压翼缘和腹板的有效宽度受压薄板的局部稳定：18冷弯薄壁型钢结构技术规范1920加劲肋刚度；否则为无效加劲肋21增强粘结的措施：压型钢板端部与钢梁的连接22压型钢板侧边连接焊接搭接232 施工阶段的压型钢板施工阶段的压型钢板24施工阶段的压型钢板施工阶段的压型钢板25施工阶段压型钢板设计施工阶段压型钢板设计施工阶段，压型钢板作为混凝土的模板和施工平台，应按弹性方法验算压型钢板的强度和变形；施工阶段的荷载：l恒荷载：压型钢板、湿混凝土、钢筋的自重；l活荷载：施工荷载（人员和机械、工具等），可能的冲击、振动等；一般不小于1.5kN/m2.计算模型：顺槽方向的单向板，弱边方向不计算。可按实际跨数的多跨连续单向板计算，也可偏安全，不考虑压型钢板的连续性，按单跨板计算。26施工阶段荷载与计算模型施工阶段压型钢板的荷载：l恒荷载：压型钢板、钢筋和混凝土的自重；l活荷载：工人、施工机械、设备和堆载等；一般不小于1.5kN/m2.l压型钢板挠度大于20mm时，全垮增加0.7ws厚度湿混凝土自重；计算模型：顺板槽方向的单向板，单跨，两跨或三跨连续板；压型钢板长度：6.0m9.0m;次梁间距：2.1m4.5m；27施工阶段的受弯承载力计算施工阶段的受弯承载力计算28压型钢板挠度计算压型钢板挠度计算29不能满足挠度要求时不能满足挠度要求时挠度大于20mm时：验算强度是否满足要求。挠度不满足要求时：l压型钢板计算跨度取临时支撑间的距离30临时支撑临时支撑313 使用阶段的组合楼板设计破坏模式：l受弯构件正截面的受弯承载力计算(适筋破坏)斜截面的受剪承载力计算局部荷载下的冲切验算l压型钢板与混凝土的组合纵向的粘结破坏32组合楼板受弯破坏少筋破坏和超筋破坏33组合楼板的纵向破坏34纵向剪力纵向剪力的产生：传递钢板与混凝土间的拉力钢板与混凝土间剪应力钢板与混凝土间剪应力剪力图剪力图35破坏形态的影响因素（1）弯曲破坏（2）粘结破坏（3）剪切破坏Ls:剪跨As:钢板面积V:剪力dp:有效高度36组合楼板冲切破坏37组合楼板计算模型压型钢板之上混凝土板厚度50mm100mm时：l顺板槽方向：正弯矩和挠度按承受全部荷载的简支单向板计算；负弯矩按承受全部荷载的固定板计算；l垂直板槽方向：正、负弯矩不计算。38压型钢板之上混凝土板厚度100mm时：l挠度:强方向承受全部荷载简支单向板，弱方向不算；l承载力：39各向异性双向板的内力40各向异性双向板的承载力强方向：组合板弱方向：混凝土板，且仅取压型钢板上部混凝土41按组合楼板计算理论(I):塑性理论计算组合板受弯承载力高高层民用建筑民用建筑钢结构技构技术规程程JGJ99-98规定：定：对压型型钢板和混凝土板共同受力的板和混凝土板共同受力的组合板，正截面受弯承合板，正截面受弯承载力力按塑性方法按塑性方法计算，即假定截面受拉区号受算，即假定截面受拉区号受压区的材料均能区的材料均能达到达到设计强度。度。对光面光面压型型钢板，混凝土板，混凝土强度和度和钢板板强度度设计值应乘以乘以0.8的折减系数；的折减系数；当采用有效措施保当采用有效措施保证压型型钢板和混凝土共同工作板和混凝土共同工作时，可不，可不折减（折减（压痕、刻槽、痕、刻槽、焊接接钢筋等）；筋等）；42跨中截面受弯承载力计算跨中截面受弯承跨中截面受弯承载力，中和力，中和轴的位置不同分两种：的位置不同分两种：塑性中和轴在混凝土板内塑性中和轴在混凝土板内塑性中和轴在压型钢板内塑性中和轴在压型钢板内注意受压薄板的有效宽度注意受压薄板的有效宽度431）塑性中和轴在混凝土板内442）塑性中和轴在压型钢板内截面形状复杂的压型钢板截面形状复杂的压型钢板453）配筋压型钢板？464）支座截面受弯承载力？47组合楼板计算理论(II)：按弹性理论计算组合板受弯承载力弹性计算应用场合l重要建筑，小挠度，不允许裂缝l振动，冲击荷载48计算方法：材料力学49计算公式50组合板斜截面受剪承载力按混凝土板设计51组合板冲切受剪承载力52纵向抗剪承载力计算要求：在达到截面受弯承载力前，不发生纵向剪切破坏；端部不设抗剪连接键的组合板，抗剪承载力主要有：l钢板与混凝土间的化学粘结力；l接触面间的摩擦力；l钢板表面凸凹不平与混凝土间产生的机械咬合力。机理复杂，影响因素多，理论公式复杂且使用不方便。构造措施来保证不发生纵向剪切破坏。5354挠度计算计算模型：顺板槽方向的单向板；挠度：l无临时支撑：施工阶段压型钢板的挠度+二期恒载和活荷载引起的挠度l有临时支撑：拆除支撑引起的挠度（将支撑反力反向施加于组合板）+二期恒载和活荷载引起的挠度最大允许挠度：L/36055裂缝宽度计算正弯矩区：l存在压型钢板，不验算裂缝宽度；负弯矩区：l按混凝土结构设计规范的规定；正常环境，裂缝宽度小于0.3mm;高湿度环境或者室外环境，裂缝宽度小于0.2mm56自振频率计算如果刚度过低，行走或跑跳时会导致结构振动过大，影响舒适度；组合楼板的最低自振频率不应小于15Hz；可按下式估算：574 组合板的构造要求4.1 截面尺寸及配筋要求4.2 端部锚固要求4.3 收边构造4.4 组合板下吊挂连接构造4.5 开孔补强措施4.6 防火要求584.1 截面尺寸和配筋要求（1）压型钢板尺寸：l考虑压型钢板参与受力时，其最小厚度（不包括镀锌层和饰面层）的厚度不应小于0.75mm；l浇筑混凝土的平均槽宽Wr不应小于50mm；l槽内设置栓钉抗剪键时，压型钢板高度ha不应大于80mm。59截面尺寸和配筋要求（2）组合板尺寸：l组合板的总厚度h不应小于90mm；l压型钢板顶部混凝土厚度hc不应小于50mm；l混凝土强度等级不宜低于C20；l混凝土骨料应小于min0.4hc,Wr/3,30mm60截面尺寸和配筋要求（3）组合板配筋：下列情况下，组合板应配筋：l仅采用压型钢板，承载力不满足要求；l连续组合板或悬臂组合板的负弯矩区；l集中荷载处和空洞周围；l改善防火效果，增加抗拉钢筋（减小荷载比）；l简支组合板，支座处需配置抗裂钢筋。61截面尺寸和配筋要求（3）组合板抗裂钢筋：l简支板支座处的抗裂钢筋，不应小于混凝土截面的0.2%；l从支承边算起，长度不应小于跨度大1/6；l至少5根分布钢筋；l最小直径4mm；最大间距150mm;l分布钢筋最小直径:抗裂钢筋的2/3；最大间距：抗裂钢筋的1.5倍。62截面尺寸和配筋要求（4）集中荷载处的横向钢筋：l集中荷载处设置横向钢筋，提高抗冲切承载力；l最小面积：不小于压型钢板顶部混凝土截面的0.2%；l延伸宽度不小于集中荷载的分布宽度bef.634.2 端部锚固要求简支组合板端部和连续组合板各跨板端均需设置锚固措施；与钢梁间锚固措施：l焊接栓钉；l钢板压脚后点焊；与混凝土梁间的锚固措施：l预埋钢板，采用与钢梁相同的锚固措施；l射钉l钢筋插入l拧麻花64端部锚固要求（1）焊接栓钉的最小直径：l跨度3m以下的板：栓钉直径在1316mm;l跨度36m的板：栓钉直径在1619mm;l跨度6m以上的板：栓钉直径在19mm;（2）压脚点焊65端部锚固要求（3）与混凝土梁连接：l射钉法l钢筋插入l拧麻花664.3 收边构造：支座处收边构造676869704.4 组合楼板板下吊挂连接构造（1）闭口型压型钢板71组合楼板板下吊挂连接构造（2）缩口型压型钢板724.5 开孔补强措施洞口尺寸：l小于300mm时，可不进行补强；l300750mm时，洞口周围设置加强角钢或加强钢筋；l大于750mm时，设置加强梁。734.5 开孔补强措施744.5 防火保护措施（1）压型钢板采用防火保护；（2）不采用防火保护，增加受拉钢筋；（3）不采用防火保护，增加楼板厚度。耐火极限为1.5h的压型钢板：5 组合楼板设计实例757677787980