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第四讲 压型钢板 - 混凝土组合楼板. 0 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. 1 概述. 压型钢板 钢筋网 受力钢筋网 分布钢筋网 栓钉 混凝土. 压型钢板 - 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. 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. - PowerPoint PPT Presentation
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第四讲压型钢板 - 混凝土组合楼板
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0 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
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1 概述
压型钢板 钢筋网
受力钢筋网 分布钢筋网
栓钉 混凝土
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压型钢板 - 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
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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
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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。
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保证压型钢板与混凝土共同工作 : 界面传递剪力
混凝土受压 压型钢板受拉
纵向波槽 压痕 焊接钢筋 栓钉
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压型钢板的截面参数
材质: Q235B.F 或 Q345B 厚度: 0.8-1.2mm bw: 不小于 50mm
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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
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压型钢板的选用 开口、缩口和闭口
开口型: 加工、运输方便
闭口和缩口 与混凝土见握裹力更强 截面重心低,内力臂大 抗火性能好 吊顶方便
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压型钢板的制作 多次辊轧成型
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压型钢板的截面参数
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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
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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
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受压翼缘和腹板的有效宽度 受压薄板的局部稳定:
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《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
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加劲肋刚度;否则为无效加劲肋
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增强粘结的措施:压型钢板端部与钢梁的连接
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压型钢板侧边连接
焊接 搭接
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2 施工阶段的压型钢板
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施工阶段的压型钢板
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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:
恒荷载:压型钢板、湿混凝土、钢筋的自重; 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。
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施工阶段荷载与计算模型 施工阶段压型钢板的荷载:
恒荷载:压型钢板、钢筋和混凝土的自重; 活荷载:工人、施工机械、设备和堆载等;一般不
小于 1.5kN/m2. 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: 6.0m~9.0m; 次梁间距: 2.1m~4.5m ;
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施工阶段的受弯承载力计算
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压型钢板挠度计算
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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:
压型钢板计算跨度取临时支撑间的距离
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临时支撑
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3 使用阶段的组合楼板设计
破坏模式: 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
压型钢板与混凝土的组合 纵向的粘结破坏
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组合楼板受弯破坏
少筋破坏和超筋破坏
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组合楼板的纵向破坏
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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
剪力图
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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
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组合楼板冲切破坏
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组合楼板计算模型
压型钢板之上混凝土板厚度 50mm~100mm 时: 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;
垂直板槽方向: 正、负弯矩不计算。
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压型钢板之上混凝土板厚度 >100mm 时: 挠度 : 强方向承受全部荷载简支单向板,弱方向不算; 承载力:
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各向异性双向板的内力
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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
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按组合楼板计算理论 (I): 塑性理论计算组合板受弯承载力
《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ99-98 规定:对压型钢板和混凝土板共同受力的组合板,正截面受弯承载力按塑性方法计算,即假定截面受拉区号受压区的材料均能达到设计强度。
对光面压型钢板,混凝土强度和钢板强度设计值应乘以0.8 的折减系数;
当采用有效措施保证压型钢板和混凝土共同工作时,可不折减(压痕、刻槽、焊接钢筋等);
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跨中截面受弯承载力计算
跨中截面受弯承载力,中和轴的位置不同分两种:
塑性中和轴在混凝土板内 塑性中和轴在压型钢板内
注意受压薄板的有效宽度
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1 ) 塑性中和轴在混凝土板内
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2 ) 塑性中和轴在压型钢板内
截面形状复杂的压型钢板
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3 ) 配筋压型钢板?
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4 ) 支座截面受弯承载力?
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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 重要建筑,小挠度,不允许裂缝 振动,冲击荷载
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计算方法:材料力学
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计算公式
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组合板斜截面受剪承载力
按混凝土板设计
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组合板冲切受剪承载力
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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: 钢板与混凝土间的化学粘结力; 接触面间的摩擦力; 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。
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挠度计算 计算模型:顺板槽方向的单向板; 挠度:
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
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/360
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裂缝宽度计算
正弯矩区:存在压型钢板,不验算裂缝宽度;
负弯矩区: 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
0.2mm
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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:
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4 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
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4.1 截面尺寸和配筋要求
( 1 )压型钢板尺寸: 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 ;
浇筑混凝土的平均槽宽 Wr 不应小于 50mm ; 槽内设置栓钉抗剪键时,压型钢板高度 ha
不应大于 80mm 。
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截面尺寸和配筋要求
( 2 )组合板尺寸: 组合板的总厚度 h不应小于 90mm ; 压型钢板顶部混凝土厚度 hc 不应小于
50mm ; 混凝土强度等级不宜低于 C20 ; 混凝土骨料应小于 min{0.4hc, Wr/3,
30mm}
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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:
仅采用压型钢板,承载力不满足要求; 连续组合板或悬臂组合板的负弯矩区;集中荷载处和空洞周围;改善防火效果,增加抗拉钢筋(减小荷载比);
简支组合板,支座处需配置抗裂钢筋。
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截面尺寸和配筋要求
( 3 )组合板抗裂钢筋:简支板支座处的抗裂钢筋,不应小于混凝土截面
的 0.2% ;从支承边算起,长度不应小于跨度大 1/6 ;至少 5 根分布钢筋;最小直径 4mm ;最大间距 150mm; 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。
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截面尺寸和配筋要求
( 4 )集中荷载处的横向钢筋: 集中荷载处设置横向钢筋,提高抗冲切承载力; 最小面积:不小于压型钢板顶部混凝土截面的 0.2% ; 延伸宽度不小于集中荷载的分布宽度 bef.
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4.2 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: 焊接栓钉; 钢板压脚后点焊;
与混凝土梁间的锚固措施: 预埋钢板,采用与钢梁相同的锚固措施; 射钉 钢筋插入 拧麻花
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端部锚固要求
( 1 )焊接栓钉的最小直径: 跨度 3m以下的板:栓钉直径在 13~16mm; 跨度 3~6m 的板:栓钉直径在 16~19mm; 跨度 6m以上的板:栓钉直径在 19mm;
( 2 )压脚点焊
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端部锚固要求
( 3 )与混凝土梁连接:射钉法 钢筋插入拧麻花
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4.3 收边构造:支座处收边构造
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4.4 组合楼板板下吊挂连接构造
( 1 )闭口型压型钢板
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组合楼板板下吊挂连接构造
( 2 )缩口型压型钢板
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4.5 开孔补强措施
洞口尺寸: 小于 300mm 时,可不进行补强; 300~750mm 时,洞口周围设置加强角钢或
加强钢筋; 大于 750mm 时,设置加强梁。
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4.5 开孔补强措施
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4.5 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
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