压型钢板混凝土组合楼板.ppt
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1、建筑工程学院建筑工程学院 第第4章章 压型钢板混凝土压型钢板混凝土组合楼板组合楼板 土木工程专业土木工程专业本科本科课程教学课程教学 主主 讲:讲:周周 天天 华华 2013.11 2013.11 1 通通过过剪剪力力连连接接件件将将压压型型钢钢板板与与混混凝凝土土进进行行组组合合,形形成一种成一种共同受力共同受力、协调变形、协调变形的组合板的组合板称为称为组合板组合板。组组合合楼楼板板中中的的压压型型钢钢板板除除在在施施工工阶阶段段作作为为模模板板用用外外,在在使使用用阶阶段段还还兼兼做做组组合合板板中中的的受受力力钢钢筋筋或或部部分分受受力钢筋力钢筋。这这种种组组合合楼楼板板结结构构体体系
2、系能能够够充充分分利利用用混混凝凝土土所所具具有有的的优优越越抗抗压压性性能能和和充充分分发发挥挥钢钢材材所所具具有有的的优优越越抗抗拉拉性性能能外外,还还具具有有自自重重轻轻、塑塑性性和和抗抗震震性性能能好好、经经济济效效果显著和施工简便等突出有点。果显著和施工简便等突出有点。4.1概概述述2板板拉区拉区钢,钢,压区压区混凝土混凝土3组合楼板组合楼板的分类的分类按按压型钢板压型钢板在组合楼板中的在组合楼板中的作用作用,分为三类。,分为三类。1、压型钢板仅起、压型钢板仅起模板作用模板作用非组合板非组合板2、以压型钢板作为、以压型钢板作为主要承载主要承载构件构件非组合板非组合板3、考虑压型钢板与
3、混凝土、考虑压型钢板与混凝土组合效应组合效应的组合楼板的组合楼板组合板组合板本本章章内内容容4高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98第七章第七章 组合楼盖组合楼盖 第三节第三节压型钢板组合楼板设计压型钢板组合楼板设计注:混凝土部分需按注:混凝土部分需按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010-2010调整。调整。依据规范:依据规范:压型钢板压型钢板组合楼板组合楼板计算方法计算方法同梁同梁5非非组组合合板板6非非组组合合板板桁架高度:桁架高度:100mm;上弦钢筋直径:上弦钢筋直径:12mm、14mm;下弦钢筋直径:下弦钢筋直径:10mm、12mm;腹
4、杆筋:腹杆筋:7mm、8mm钢筋桁架钢筋桁架78非非组组合合板板钢筋桁架钢筋桁架9非非组组合合板板钢筋桁架钢筋桁架10非非组组合合板板11组组合合板板12 按压型钢板在组合楼板的作用,将压型钢板组合楼按压型钢板在组合楼板的作用,将压型钢板组合楼板板分为三类分为三类。1、模板用压型钢板的组合楼板、模板用压型钢板的组合楼板2、以压型钢板作为主要承载构件的组合楼板、以压型钢板作为主要承载构件的组合楼板3、考虑压型钢板与混凝土组合效应的组合楼板、考虑压型钢板与混凝土组合效应的组合楼板 对于上述对于上述前两类组合楼板前两类组合楼板,在设计中未涉及两种不,在设计中未涉及两种不同材料的组合效应,仅根据它们承
5、受的外荷载的条件,同材料的组合效应,仅根据它们承受的外荷载的条件,参照钢结构和混凝土结构设计规范,分别进行设计,这参照钢结构和混凝土结构设计规范,分别进行设计,这种组合板称为种组合板称为非组合楼板非组合楼板。4.1.1组合楼板的分类组合楼板的分类13 第三类组合楼板第三类组合楼板,压型钢板与混凝土在,压型钢板与混凝土在使用使用阶段阶段形成整体形成整体,设计时,按,设计时,按组合楼板组合楼板进行设计进行设计。压型钢板与混凝土之间的压型钢板与混凝土之间的组合效应组合效应,是通过,是通过叠合面叠合面之间采用适当的连接之间采用适当的连接形成的。要求叠合面上的形成的。要求叠合面上的连接件连接件具有足够的
6、抗剪切粘结强具有足够的抗剪切粘结强度度,以抵抗楼板在外荷载作,以抵抗楼板在外荷载作用下产生的用下产生的纵向水平剪力纵向水平剪力,同时还要确保压型钢板与,同时还要确保压型钢板与混凝土能在垂直方向混凝土能在垂直方向掀起掀起力作用下保持共同工作。力作用下保持共同工作。4.1.1组合楼板的分类组合楼板的分类14 常采用的连接形式可归纳以下三种:常采用的连接形式可归纳以下三种:(1)采用闭合式压型钢板(见下图),依靠楔形)采用闭合式压型钢板(见下图),依靠楔形混凝土块体为叠合面提供必要的抗剪能力。混凝土块体为叠合面提供必要的抗剪能力。4.1.1组合楼板的分类组合楼板的分类15 (2 2)采用带压痕、冲孔
7、或加劲肋的压型钢板(见)采用带压痕、冲孔或加劲肋的压型钢板(见下图),靠压痕、冲孔或加劲肋为叠合面提供必要的下图),靠压痕、冲孔或加劲肋为叠合面提供必要的抗剪能力。抗剪能力。4.1.1组合楼板的分类组合楼板的分类16(3)在无压痕压型钢板上口钢板上翼缘加焊)在无压痕压型钢板上口钢板上翼缘加焊横向受力钢筋(见横向受力钢筋(见下下图),加焊横向受力钢筋以图),加焊横向受力钢筋以承受钢板与混凝土叠合面的纵向剪力。钢筋与压承受钢板与混凝土叠合面的纵向剪力。钢筋与压型钢板的连接应采用喇叭形坡口焊接。型钢板的连接应采用喇叭形坡口焊接。4.1.1组合楼板的分类组合楼板的分类17 组合楼板与非组合楼板在使用中
8、的组合楼板与非组合楼板在使用中的共同特点是共同特点是;(1)压型钢板可)压型钢板可快速快速就位,还可以采用多个楼层就位,还可以采用多个楼层铺设压型钢板、分层浇混凝土板的流水施工。铺设压型钢板、分层浇混凝土板的流水施工。(2)便于铺设板内管线,并可在压型钢板凹槽内)便于铺设板内管线,并可在压型钢板凹槽内埋设建筑装修用的吊顶挂钩。埋设建筑装修用的吊顶挂钩。(3)用圆头柱钉焊透压型钢板焊接在钢梁上的翼)用圆头柱钉焊透压型钢板焊接在钢梁上的翼缘后,使压型钢板在施工阶段可对钢梁起到侧向支撑缘后,使压型钢板在施工阶段可对钢梁起到侧向支撑作用。作用。(4)采用压型钢板后,将增加材料费用,尤其是)采用压型钢板
9、后,将增加材料费用,尤其是组合楼板中的压型钢板,需采用防火涂料,并增加相组合楼板中的压型钢板,需采用防火涂料,并增加相应费用。但是,这一缺陷可以由其它方面优点预以弥应费用。但是,这一缺陷可以由其它方面优点预以弥补。补。4.1.2组合组合楼板与楼板与非组合非组合板的特点板的特点181、非组合楼板、非组合楼板这类楼板具有如下这类楼板具有如下使用特点:使用特点:(1)在)在使用阶段使用阶段,压型钢板不作为混凝土板的受拉,压型钢板不作为混凝土板的受拉钢筋,属于钢筋,属于非受力钢板,因此按无压型钢板的混凝土板非受力钢板,因此按无压型钢板的混凝土板计算其承载力。计算其承载力。(2)在在施施工工阶阶段段,压
10、压型型钢钢板板作作为为浇浇筑筑混混凝凝土土的的模模板板,即即不不卸卸的的永永久久模模板板。而而且且压压型型钢钢板板下下不不设设置置临临时时支支承承,以以使使楼楼层层混混凝凝土土板板能能交交叉叉进进行行,因因此此,在在施施工工阶阶段段要要由由压压型型钢板承担未结硬混凝土的板的重量和施工荷载钢板承担未结硬混凝土的板的重量和施工荷载。19 (3)由由于于压压型型钢钢板板不不替替代代混混凝凝土土板板内内的的受受拉拉钢钢筋筋作作用用,可可不不采采用用防防火火涂涂料料,但但仍仍宜宜采采用用镀镀锌锌板板使使其其能能起防绣作用。起防绣作用。(4)压压型型钢钢板板与与混混凝凝土土之之间间的的叠叠合合面面可可以以
11、放放松松要要求,不要求采用带有特殊要求的压型钢板;求,不要求采用带有特殊要求的压型钢板;(5)采采用用圆圆柱柱头头焊焊钉钉将将压压型型钢钢板板与与钢钢梁梁相相连连,以以保证施工人员的施工安全。保证施工人员的施工安全。目目前前,国国内内高高层层建建筑筑钢钢结结构构中中,主主要要采采用用上上述述非非组组合合楼楼板板,其其主主要要的的原原因因是是国国内内生生产产的的压压型型钢钢板板多多数数无无压压痕痕波波槽槽,不不能能传传递递压压型型钢钢板板与与混混凝凝土土之之间间的的横横向向剪力剪力。20 2、组合楼板、组合楼板 这类楼板有如下这类楼板有如下使用特点使用特点及要求:及要求:(1)在在使用阶段使用阶
12、段压型钢板作为混凝土板的压型钢板作为混凝土板的受拉钢筋受拉钢筋;在在施工阶段施工阶段作为现浇混凝土时的作为现浇混凝土时的模板模板。(2)采用能传递压型钢板与混凝土叠合面上纵向剪)采用能传递压型钢板与混凝土叠合面上纵向剪力的压型钢板,压型钢板采用圆柱头焊钉将压型钢板与力的压型钢板,压型钢板采用圆柱头焊钉将压型钢板与钢梁焊接固定,能够保证传递剪力和施工人员的安全。钢梁焊接固定,能够保证传递剪力和施工人员的安全。21 弹性理论弹性理论计算方法就是按计算方法就是按工程力学工程力学的方法计算,适的方法计算,适合压型钢板混凝土楼板的合压型钢板混凝土楼板的施工阶段施工阶段计算及挠度计算。计算及挠度计算。计计
13、算时,采用压型钢板混凝土楼板的换算截面。即根据计算时,采用压型钢板混凝土楼板的换算截面。即根据计算要求,算要求,将混凝土将混凝土截面截面换算换算成相当于与成相当于与钢材的截面钢材的截面,然,然后按工程力学的方法计算。后按工程力学的方法计算。塑塑性性理理论论的的计计算算方方法法适适用用于于计计算算承承受受静静力力荷荷载载或或承承受受间间接接动动力力荷荷载载压压型型钢钢板板混混凝凝土土组组合合板板的的承承载载力力。计计算算时,考虑构件截面上时,考虑构件截面上应力重分布应力重分布。4.1.3计算方法计算方法22压型钢板压型钢板混凝土组合板混凝土组合板设计内容设计内容重点掌握重点掌握组合板组合板的设计
14、方法的设计方法与与组合梁组合梁类似!类似!设设计计内内容容弹性弹性方法方法塑性塑性方法方法压型压型钢板钢板压区砼压区砼换算换算为为钢钢施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段有无有无支撑支撑?短期短期长期长期正截面抗弯正截面抗弯斜截面抗剪斜截面抗剪抗冲切抗冲切挠度挠度裂缝裂缝振动振动截面截面砼砼和和钢钢均均达达设计设计强度强度234.2.1压型钢板的型号压型钢板的型号1、国产压型钢板的板型、国产压型钢板的板型 压压型型钢钢板板一一般般采采用用厚厚度度0.5mm1.2mm的的镀镀锌锌薄薄钢钢板板冷冷轧轧而而成成。现现生生产产压压型型钢钢板板有有五五种种型型号号,见见下下图。图。4.2压型钢板的型号及截面
15、特性压型钢板的型号及截面特性244.2.1压型钢板的型号压型钢板的型号(b)YX-75-200-600(c)YX-75-200-600()(a)YX-75-200-600254.2.1压型钢板的型号压型钢板的型号(d)YX-75-230-690(e)YX-75-230-690()(f)BD-40弯全闭合型26国外生产的压型钢板板型较多,典型板型见下图。国外生产的压型钢板板型较多,典型板型见下图。2国外压型钢板的板型国外压型钢板的板型27281、压型钢板截面特征计算压型钢板截面特征计算 (1)计算原则)计算原则1)当当压压型型钢钢板板的的受受压压翼翼缘缘的的宽宽厚厚比比小小于于容容许许最最大大截
16、截面面宽宽厚厚比比时时(表表4.2.1),其其截截面面几几何何特特征征值值按按全全截截面面进进行行计算。计算。2)压压型型钢钢板板的的受受压压翼翼缘缘的的宽宽厚厚比比大大于于容容许许最最大大截截面面的的宽厚比时,其截面特征值按宽厚比时,其截面特征值按有效截面有效截面计算;计算;3)压型钢板的截面特征按材料力学的方法计算。)压型钢板的截面特征按材料力学的方法计算。4.2.2压型钢板的截面特征压型钢板的截面特征29(2)计算方法)计算方法 压压型型钢钢板板的的截截面面可可以以划划分分为为三三部部分分;即即水水平平板板元元、斜斜板板元元、弧弧板板元元。板板上上、下下翼翼缘缘平平板板部部分分为为水水平
17、平板板元元;腹腹板板或或卷卷边边板板斜斜部部分分为为斜斜板板元元;腹腹板板或或卷卷边边板板与与翼翼缘缘板板之之间间的的弧弧形形部部分分为为弧弧板板元元,见见下下图图。计计算算截截面面特特征征时时,压压型型钢钢板板各各板板元元的的截截面面可可取取各各自自的的中中心心线线,并并由由中中心心线线代代替替板板元元。按按线线元元计计算算各各板板的的截截面面几几何何特特征征,求求其其总总和和,再再乘乘以以厚厚度度,即即求求的的压型钢板的实际的截面特征压型钢板的实际的截面特征。30 压压型型钢钢板板实实际际是是把把薄薄钢钢板板在在常常温温下下通通过过冷冷轧轧而而成成的的,对对其其截截面面的的计计算算应应按按
18、冷冷弯弯薄薄壁壁型型钢钢结结构构技技术术规规范范GB50018-2002的规定进行。的规定进行。(2)计算方法)计算方法补充内容补充内容311-1轴的惯性矩轴的惯性矩对对2-2轴的惯性矩轴的惯性矩(3)板线单元截面几何特征)板线单元截面几何特征计算计算 1)水平板线单元特征计算水平板线单元特征计算 322)、斜板线元特征计算、斜板线元特征计算 对对1-1轴的惯性矩轴的惯性矩对对2-2轴的惯性矩轴的惯性矩333)、弧板线元特征计算)、弧板线元特征计算 对对1-1轴的惯性矩轴的惯性矩对对2-2轴的惯性矩轴的惯性矩341)当当压压型型钢钢板板受受压压翼翼缘缘的的宽宽厚厚比比不不超超过过表表4.2.1
19、所所规规定定的的最最大大的的宽宽厚厚比比时时,受受压压翼翼缘缘的的有有效效计计算算宽宽度度 见见下下图,可按表图,可按表4.2.2中所列的相应的公式计算。中所列的相应的公式计算。2)一一般般情情况况下下,组组合合板板中中所所采采用用的的压压型型钢钢板板,形形状状比比较较简简单单,加加劲劲肋肋不不超超过过两两个个,所所以以,在在实实用用计计算算中中,压压型钢板受压翼缘的有效计算宽度可取型钢板受压翼缘的有效计算宽度可取2受压翼缘有效计算宽度受压翼缘有效计算宽度351、混凝土的强度等级、混凝土的强度等级 混凝土的混凝土的强度等级强度等级不宜低于不宜低于C20,骨料的尺寸不应骨料的尺寸不应大于大于0.
20、4、0.33和和30;为压形钢板的厚度;为压形钢板的厚度;为压型钢板浇注混凝土的凹槽的平均宽度为压型钢板浇注混凝土的凹槽的平均宽度。4.3组合楼板构造组合楼板构造362、压型钢板、压型钢板 组组合合楼楼板板用用的的压压型型钢钢板板净净厚厚度度(不不包包括括镀镀锌锌保保护护层层等等面面层层)不不应应小小于于 ,但但仅仅供供施施工工做做模模板板用用的的压压型型钢钢板板除除外外。压压型型钢钢板板外外露露表表面面应应有有保保护护层层,以以防防施施工使用过程中大气侵蚀。工使用过程中大气侵蚀。采用镀锌压型钢板时,镀锌层两面总计为采用镀锌压型钢板时,镀锌层两面总计为373、组合楼板的厚度、组合楼板的厚度1)
21、组合板的)组合板的总厚度总厚度不应小于不应小于90,压型钢板,压型钢板翼缘以上的翼缘以上的混凝土厚度混凝土厚度不应小于不应小于50。382)压型钢压型钢板用作混凝土板底部板用作混凝土板底部受力钢筋受力钢筋时,需时,需要进行要进行防火保护防火保护,此时,组合楼板的厚度及防火保,此时,组合楼板的厚度及防火保护层的厚度应符号表护层的厚度应符号表4.3.1的要求。的要求。4、组合板的支承长度组合板的支承长度 (1)支承在钢梁时,组合板的)支承在钢梁时,组合板的支承长度支承长度不应小不应小于于75,其中压型钢板的,其中压型钢板的搁置长度搁置长度不应小于不应小于50;39405、端部的锚固、端部的锚固(1
22、将圆柱头栓钉置于压型钢板端头的凹槽内)将圆柱头栓钉置于压型钢板端头的凹槽内,利用利用穿透平焊法穿透平焊法,把栓钉传透压型钢板焊止钢梁上的翼缘把栓钉传透压型钢板焊止钢梁上的翼缘.见图见图4.3.2(a)(2)将圆柱头栓钉焊在钢梁上翼缘的中线上将圆柱头栓钉焊在钢梁上翼缘的中线上,同时将同时将两侧压型钢板的端头凸肋打扁两侧压型钢板的端头凸肋打扁,并点焊在于钢梁上翼并点焊在于钢梁上翼缘缘.见图见图4.3.3b。41(3)栓钉的直径应符合下列规定:)栓钉的直径应符合下列规定:a、跨小于跨小于3m的组合板的组合板,栓钉的直径为栓钉的直径为13或或16.b、跨度为跨度为3m6m的组合板的组合板,栓钉的直径
23、为栓钉的直径为16或或19.c、宽度大于宽度大于6m的组合板的组合板,栓钉直径为栓钉直径为19.(4)圆柱头栓钉焊接)圆柱头栓钉焊接后的后的剩余高度剩余高度,应大于压型钢板的应大于压型钢板的波高的加波高的加30;栓钉顶面混栓钉顶面混凝土保护层厚度的不应小于凝土保护层厚度的不应小于15。426、压型钢板长边的连接、压型钢板长边的连接压压型型钢钢板板长长边边的的相相互互之之间间连连接接采采用用搭搭接接后后,并并用用贴贴角角焊焊或或塞塞焊焊进进行行焊焊接接,以以防防止止压压型型钢钢板板相相互互移移动动或或分分离离,每每段段焊焊缝缝长长度度为为20mm30mm,焊焊缝缝间间距距为为300mm左右,见图
24、左右,见图4.3.4所示。所示。7、压型钢板端部的连接、压型钢板端部的连接压压型型钢钢板板端端部部的的连连接接应应设设置置锚锚固固件件与与钢钢梁梁连连接接,可可采采用用塞塞焊焊、贴贴角角焊焊或或采采用用圆圆头头柱柱栓栓钉钉穿穿透透压压型型钢钢板板与与钢钢梁焊接,见图梁焊接,见图4.3.44344 非非组组合合楼楼板板的的设设计计计计算算分分为为施施工工阶阶段段和和使使用用阶阶段段。在在施施工工阶阶段段,压压型型钢钢板板承承受受施施工工阶阶段段的的施施工工荷荷载载和和混混凝凝土土的的自自重重,需需进进行行受受弯弯承承载载承载力计算和变形验算。承载力计算和变形验算。在在使使用用阶阶段段,压压型型钢
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