压型钢板混凝土组合楼板_压型钢板混凝土组合楼板的设计与构造

　　摘要：本文简要介绍了考虑组合效应的压型钢板组合楼板的概况，对它的设计方法、设计步骤、构造要求和设计中需要注意的问题，做了简要介绍，有利于对考虑组合效应的压型钢板组合楼板有较为完整的认识。并以具体的计算案例进行简单的设计分析，可为工程设计人员提供参考。
　　关键词：压型钢板 组合楼板 结构设计 端部构造
　　
　　中图分类号：TU398+.9 文献标识码;A
　　
　　0 引言
　　压型钢板混凝土组合楼板是在压型钢板上浇筑混凝土，通过粘结和咬合将之进行组合，形成的一种共同受力、变形协调楼盖，简称组合板[1]。由于两种不同性质的材料能够扬长避短、能够充分发挥两种材料各自的优越性，因此它的工作性能比单一材料制成的结构更为优越，组合结构具有一系列优点[2]。由于压型钢板的大批量生产和品种的多样化，以及配套技术的不断完善，组合楼板在建筑和桥梁领域都得到了广泛应用。《组合楼板设计与施工规范》(CECS 273：2010)颁布实施，使得设计人员有据可依，必将进一步推动压型钢板组合楼板的广泛应用。
　　1 压型钢板在组合楼板中的作用
　　组合楼板按压型钢板在楼板中的作用通常可分为二类：
　　1.1 以压型钢板作为永久性模板的组合楼盖
　　压型钢板在施工阶段承受自重及楼层自重和施工荷载，混凝土凝结达到设计强度后全部楼层荷载由混凝土板承受，压型钢板失去作用，作为永久模板留在混凝土楼板中，这种压型钢板混凝土板按普通钢筋混凝土板设计，压型钢板叠合面不需要设计齿槽。计算方法、配筋构造完全遵照《混凝土结构设计规范》。
　　1.2 考虑压型钢板与混凝土组合效应的组合楼板
　　在施工阶段，压型钢板起模板作用，混凝土凝结达到设计强度后，压型钢板与混凝土形成整体，压型钢板兼做混凝土板的受力钢筋或部分受力钢筋，与混凝土共同承受荷载作用。压型钢板的表面必须设置抗剪齿槽或其他措施来抵抗叠合面之间的纵向剪力或垂直掀起力，它对板型有特殊要求以外，对耐久性和防火性也有要求。
　　前一种楼盖为非组合楼板，第二种才是组合楼板。鉴于组合楼板在实际工程中具有更好的结构性能和经济性能，应用更广泛，受力分析更复杂，本文主要研究考虑压型钢板和混凝土共同作用的组合楼板。这种组合楼板在施工阶段压型钢板作为模板和浇筑混凝土的作业平台，和第一类压型钢板一样按弹性理论方法进行施工阶段强度和刚度验算，计算时，采用压型钢板混凝土板的换算面积；在使用阶段压型钢板相当于钢筋混凝土板的受拉钢筋，按塑性理论计算静力荷载和承受间接动荷载的压型钢板混凝土组合板的承载力，计算时，考虑构件截面上的应力重分布。
　　2 组合楼板的构造要求
　　2.1 压型钢板和混凝土构造
　　组合楼板用压型钢板采用镀锌钢板，镀锌层厚度应满足在使用期间不致锈蚀的要求。基板厚度（不含镀锌层厚度）不应小于0.75mm，浇筑混凝土的槽（肋）宽不小于50mm,对于闭合式压型钢板按上槽口宽计算，压型钢板板肋以上混凝土厚度不应小于50mm,组合楼板的总厚度不小于90mm。混凝土强度等级不小于C20,骨粒径不应超过0.4hs,0.33bw,和30mm(hs为槽深，bw为压型钢板凹槽的平均宽度或上口宽度)[3]。组合楼板截面如图1，图2。
　　
　　组合楼板在钢梁上的支承长度不应小于75mm,在砌体或钢筋混凝土梁上的支承长度不应小于100mm。组合板中压型钢板在钢梁上的支承长度不应小于50mm，在砌体或钢筋混凝土梁上的支承长度不应小于75mm。如图3、图4。
　　
　　2.2 栓钉连接件构造
　　组合板端部必须设置圆柱头焊钉连接件，连接件仅作为压型钢板与混凝土叠合面之间的抗剪能力储备，可不必计算，但应满足构造要求。焊钉应设置在端支座压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊于钢梁上，栓钉直径可按下列规定采用：
　　跨度小于3米的板，焊钉直径宜为13mm或16mm。
　　跨度为3～6米的板，焊钉直径宜为16mm或19mm。
　　跨度大于6米的板，焊钉直径宜为19mm。
　　组合梁栓钉连接件的设置，必须与钢梁焊接，且符合下列规定[4]：
　　栓钉焊于钢梁受拉翼缘时，其直径不得大于翼缘板厚度的1.5倍，当栓钉焊于无拉应力部位时，其之直径不得大于翼缘板厚度的2.5倍.
　　栓钉沿梁轴线方向布置，其间距不得小于5d（d为栓钉直径）；栓钉垂直于梁轴线布置，其间距不得小于4d，边距不得小于35mm。
　　当栓钉穿透钢板焊接于钢梁时，其直径不得大于19mm，焊后栓钉高度不得大于压型钢板波高+30mm。
　　栓钉顶面的混凝土保护层厚度不得小于15mm。
　　2.3 配筋要求
　　以下情况，组合板内应配置钢筋[5]：
　　连续板或悬臂板的负弯矩区应配置纵向受力钢筋。
　　较大集中荷载区段和开洞周围应设置附加钢筋。
　　防火等级较高时，可配置附加纵向受力钢筋。
　　组合楼板内应配置分布钢筋网，此钢筋可提高火灾时板的安全性，且可起到集中荷载的分布作用。分布钢筋两个方向的配筋率ρ均不小于0.2%(ρ=As/bh)。
　　受力钢筋的锚固、搭接长度和钢筋保护层厚度等要求均应遵守《混凝土结构设计规范》的要求。
　　当连续组合楼板按简支板设计时，支座区的负钢筋截面不应小于混凝土截面的0.2%，抗裂钢筋的长度从支座边缘算起，不应小于支撑跨度的1/6，且应与5支以上的分布钢筋相交。抗裂钢筋的最小直径为4mmm，最大间距为150mm，顺肋方向抗裂钢筋的保护层厚度宜为20mm(转载于 :www.bjYld.com 月亮岛教育网 : 压型钢板混凝土组合楼板_压型钢板混凝土组合楼板的设计与构造)。
　　3 组合楼板的安装
　　压型钢板的吊装如图5.
　　
　　图5 压型钢板吊装
　　组合楼板施工相关标准及规范
　　《钢结构结构施工质量验收规范》GB50205-2001
　　《建筑用压型钢板》GB／T12755―91
　　压型钢板安装应在钢结构楼层梁全部安装完成、检验合格并办理有关隐蔽手续以后进行，最好是整层施工。压型钢板应按施工要求分区、分片吊装到施工楼层并放置稳妥，及时安装，不宜在高空过夜，必须过夜的应临时固定。压型钢板的几何尺寸、重量及允许偏差应符合《建筑用压型钢板》（GB／T12755）的要求。
　　4 组合楼板的设计
　　按弹性理论方法进行施工阶段强度和刚度验算，计算时，采用压型钢板混凝土板的换算面积(转载于 :www.bJyld.com 月 亮岛教育网: 压型钢板混凝土组合楼板_压型钢板混凝土组合楼板的设计与构造)。按塑性理论计算静力荷载和承受间接动荷载的压型钢板混凝土组合板在使用阶段的承载力，计算时，考虑构件截面上的应力重分布。
　　除特殊情况下采用单跨简支板计算外，常用的多跨（三跨及三跨以上）支承板均可简化为三跨或四跨连续板计算，且应分别验算其正弯曲（跨中）和负弯曲（支座处）的强度。
　　设计实例：简支组合截面尺寸如图6所示，跨度3.3m，压型钢板采用UKA－N型，钢板厚度t=1.2mm，其上混凝土厚度hc=100mm，采用C20混凝土。施工阶段：恒荷载标准值为4kN/�,活荷载标准值1.5kN/�；使用阶段：恒荷载标准值6kN/�，活荷载标准值2.0kN/�。验算该组合楼板的承载力。
　　
　　图6UKA－N型组合楼板截面
　　①压型钢板截面特性
　　1m宽压型钢板的截面面积Ass=1972mm²
　　1m宽压型钢板的截面抵抗距Ws=43.4x10mm³
　　②施工阶段验算
　　1m宽压型钢板的均布荷载：
　　q=1.2x4+1.4x1.5=6.94kN/�
　　M=ql²/8=9.39kN.m
　　fs.Ws=215x43.4x10³=9.33x106kN.m
　　M≈fs.Ws故施工阶段强度满足要求
　　③使用阶段强度验算
　　C20混凝土，fc=10N/�,fcm=11N/�,
　　1m宽组合楼板的均布荷载：
　　q=1.2x6+1.4x2=10kN/�
　　M=ql²/8=13.6kN.m
　　V=ql/2=16.5kN
　　x=Ass.fs/b.fcm=215x1972/1000x11=38.5mmM=13.6kN.m
　　正截面强度满足要求
　　④斜截面承载力验算
　　VU=0.07fc.b.hc=0.07x10x1000x100=70KN>V=16.5kN
　　斜截面承载力满足要求
　　5 结语
　　对于设计人员，做好组合楼板的结构设计不能过分依赖计算机软件，一定要对结构的受力模型有正确的认识，对计算结果能够正确的判断，必要时还要经过核算，才能确保结构的可靠性和安全性。鉴于笔者水平有限，本文还存在许多不尽完善之处，有待于进一步研究提高。
　　
　　参考文献：
　　[1] 李天.组合结构设计原理[M].郑州：郑州大学出版社，2010
　　[2] 王新堂.钢结构设计[M].上海：同济大学出版社，2005
　　[3] 严正庭，晓栋，佳隆.最新钢结构设计实用手册[M].南宁：广西科学技术出版社，2003
　　[4] JGJ 99－98高层民用建筑钢结构技术规程[S]
　　[5] 王连广.钢与混凝土组合结构理论与计算[M].北京：科学出版社，2005
　　
　　
　　作者简介：于文杰，1987年1月，女，河南省漯河市人，硕士研究生