1、壓型鋼板與混凝土組合樓板設計 基本構成; 壓型鋼板的選擇; 力學行為; 承載能力: 彎矩; 縱向抗剪; 豎向抗剪; 功能; 安裝二、壓型鋼板二、壓型鋼板組合組合樓板與組合梁樓板與組合梁 壓型鋼板可作為澆灌混凝土的模板； 壓型鋼板非常輕便； 壓型鋼板可代替受拉鋼筋； 剛度較大，減輕結構自重； 有利于各種管線的布置、裝修方便； 減小火災發生的可能性； 起到支撐鋼梁側向穩定的作用。 GB/T12754-2006彩色圖層鋼板及鋼帶 GB/T12755-2008建筑用壓型鋼板 GB/50018-2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范 混凝土覆高：混凝土覆高： 40mm40 mm構造荷構造荷載載:防火材料，吸聲

2、材料 越高，承越高，承載載力越大力越大 建筑因素建筑因素:承載力板底處理功能因素功能因素:利于凈空高度及輔助吊掛 火災因素火災因素:利于火災（高溫）熱脹冷縮1 組合板的構造要求 總厚度不應小于90mm，翼緣以上混凝土hc不應小于50mm 混凝土強度不宜低于C20，骨料尺寸不應大于0.4hc、肋的1/3和30mm三者中較小值 應布置分布筋，起到分布集中荷載的作用。兩個方向的配筋率不應小于0.2 簡支板的支座上應配置構造負彎矩鋼筋，以控制裂縫寬度。94、組合樓板設計組合樓板設計 壓型鋼板作為組合板的主要承重構件，混凝土只是作為樓板的面層以形成平整的表面及起到分布荷載的作用； 壓型鋼板作為澆筑混凝土

3、的永久性模板，并作為施工時的操作平臺； 考慮組合作用的壓型鋼板組合樓板（常用+學習） 施工階段：o壓型鋼板作為模版及澆筑混凝土的作業平臺，在施工階段，o彈性理論，進行強度和剛度驗算； 使用階段：o壓型鋼板相當于鋼筋混凝土板中的受拉鋼筋o考慮兩者的組合作用，彈塑性計算 板上混凝土硬化以前的階段 承擔荷載為：自重、混凝土自重及施工荷載。 當跨中彎曲變形大于20mm，需考慮坑凹效應增加的混凝土，計算時應增加厚度0.7的混凝土自重 當不加臨時支撐時，壓型鋼板的正截面抗彎承載能力應滿足以下要求 MfayWs壓區拉區 壓型鋼板與混凝土形成整體，共同工作，一起共同承擔永久荷載及使用荷載 按全部荷載作用在強邊

4、(順肋)方向單向板計算，且均按簡支板考慮 正截面受彎承載力 交界面剪切粘結承載力 抗沖切承載力 斜截面受剪承載力 變形驗算 雙向板計算時：o 計算強邊彎矩時，弱邊計算跨度取o 計算弱邊彎矩時，強邊計算跨度取o 強邊方向按組合板設計，弱邊方向只按壓型鋼板頂面以上的混凝土設計16yl/xl/exyll4/xyIIfyp,d0.8fcd壓型鋼板形心軸dpzNc,fNpMpl,Rd 忽略受拉區混凝土 壓型鋼板內受拉= Ape fyp,d 混凝土內等效壓力=bxpl 0.8fcd xpl= Ape fyp,d / 0.8 b fcd 彎矩設計值Mpl,Rd= 0.8 Apefyp,d(dp - xpl/

5、2)xpl截面中性軸 Mpr1.25Mpa(1NcfApefyp,d) MpaTotal Mpl,Rd = Nc,f z + MprzNc,fMpr=0.85fcdfyp,dfyp,d+hcepeNc,f z Nc,f 要求：在于鋼板與混凝土交界面上的粘結應力應不至于引起二者的相對滑移 通常在界面剪力作用下，發生粘結破壞 如何防治？（同組合梁）THE M-K OR SHEAR-BOND TEST 構造要求 配筋要求：o 連續板或懸臂板的負彎矩區應配置縱向受力鋼筋；o 在較大集中荷載區段和開洞周圍應配置附加鋼筋；o 當防火等級較高時，可配置附加縱向受力鋼筋；o 為提高組合板的組合作用，光面開口壓

6、型鋼板，應在剪跨區（均布荷載在板兩端L/4范圍內）布置直徑為6mm間距150至300mm的橫向鋼筋，縱肋翼緣板上焊縫長度不小于50mm。o 組合板應設置分布鋼筋網，分布鋼筋兩個方向的配勁率不宜少于0.002 構造要求 搭接長度： 肋（弱邊）外伸強邊外伸施工安裝要求三、三、鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合梁的設計梁的設計五五、組合組合梁的承載力梁的承載力 六六、抗剪連接件設計抗剪連接件設計 完全抗剪連接：o抗剪連接件的縱向水平受剪承載力能夠保證梁的最大受彎承載力充分發揮；部分抗剪連接：o抗剪連接件少于完全抗剪連接需要的數量時；o實際工程中，具有良好的經濟效益301、受彎承載力1.1 計算方法彈性理論

7、早期設計方法o先將混凝土翼緣板折算成鋼材截面o后按材料力學方法計算截面最大應力o不考慮塑性變形發展帶來的承載力潛力塑性設計方法考慮破壞前的塑性變形o塑性變形較大，構件高度降低較多，易發生局部屈曲、側向壓屈和彎扭壓屈，導致材料強度不能充分發揮，承載力降低。311.1 計算方法塑性中和軸的位置：1）中和軸位于鋼梁腹板內o受壓區鋼梁上翼緣及鋼梁腹板有可能產生局部壓屈321.1 計算方法塑性中和軸的位置：2）中和軸位于混凝土板內o鋼梁全截面受拉，不會產生局部壓屈331.1 計算方法 塑性中和軸的位置：o 為保證計算可靠，按塑性方法計算時應采取措施保證鋼梁截面腹板和翼緣足夠的剛度，即在達到塑性受彎承載力

8、之前，截面能產生足夠的塑性轉角。o 鋼結構設計規范中對塑性設計的板件寬厚比進行了限定。341.1 計算方法板內壓應力：通過抗剪連接件傳遞o受彎時，沿翼緣板寬度方向板內壓應力分布不均勻，鋼梁軸線附近較大，距軸線較遠的板中壓應力較小。351.2 受彎承載力計算(1)按塑性理論計算的基本假定；1）混凝土翼緣板與鋼梁為完全抗剪連接；2）塑性中和軸以上混凝土達到軸心抗壓設計強度；3）忽略塑性中和軸以下混凝土的抗拉強度；4）不計板托截面的作用；5）塑性中和軸以下鋼梁截面的拉應力和塑性中和軸以上鋼梁截面的壓應力取值：規范認為分別達到鋼材的相應強度設計值f。361.2 受彎承載力計算(2)正彎矩截面的受彎承載

9、力；兩種考慮位置（忽略板托的作用）1）中和軸位于混凝土板內371eccAfb h feeAfxb fecMb xf y1.2 受彎承載力計算(2)正彎矩截面的受彎承載力；兩種考慮位置（忽略板托的作用）1）中和軸位于鋼梁腹板內381eccAfb h f10.5()eccb h fAAf112eccMb h f yA fy3、縱向界面受剪承載力界面抗剪：沿一個既定的平面抗剪為什么要進行縱向界面抗剪驗算：o組合梁交界面上的剪力通過抗剪連接件傳遞到混凝土翼緣板上，將在連接件周圍的托板和混凝土翼緣板內產生縱向剪力，可能導致混凝土翼緣板出現縱向裂縫。措施：橫向鋼筋39,1,1ll uVV3、縱向界面受剪承

10、載力縱向最不利受剪界面的兩種類型：40 若形成組合梁結構，則必須保證混凝土板與鋼梁的共同工作（無相對滑移）。 與壓型鋼板組合梁要求一致 采用抗剪連接件 抵抗交界面剪切粘結破壞（抗剪） 抵抗水平剪力和豎向掀起力 橫向鋼筋預預制板工法制板工法抗剪抗剪連連接件接件哪一種抗剪哪一種抗剪連連接件最理想？接件最理想？抗剪抗剪連連接件接件 抗剪連接件推出試驗 標準推出試驗 標準試驗：獲得荷載-滑移曲線 每次需做三組 三次實驗值不應差距10%;名義承載力極限PRk ： 實測極限值的實測極限值的10% 滑移能力：滑移能力： 名義承載力極限對應值 標準推出試驗 Ductile connector Non duct

11、ile connectorShear PShear PSlip s Slip s suPRkPRk 足夠的延性變形能夠保證界面剪力重分布 連接件如何破壞？Crushed concreteSlip抗剪連接的破壞形態 連接件受剪受拉破壞o 一般在混凝土強度等級比較高的情況下發生 連接件附近混凝土破壞 o 栓釘連接件的承壓應力在底部最大，沿高度逐漸減小，當接近頂部時承壓應力開始反向 o 栓釘前方根部混凝土的局部受壓破碎或劈裂 抗剪連接件承載力 一般情況下掀起作用在栓釘中產生的拉力很小，可以忽略不計 NvkAdEcfc0.7Adfdu 當混凝土立方體強度fcu35N/mm2時，單根栓釘的受剪承載力與栓

12、釘截面積、混凝土軸心抗壓強度fc和彈性模量Ec有關。 當混凝土強度fcu35N/mm2時，栓釘的最大受剪承載力取決于栓釘的抗剪能力 抗剪連接件的數量和布置 完全抗剪連接組合梁的抗剪連接件設計應保證梁截面在達到受彎承載力之前交界面不發生連接件的受剪破壞，因此，最大彎矩截面至零彎矩截面之間區段（剪跨區）內的連接件數量按下式計算 nVlNv 剪跨區內混凝土翼緣板和交界面的剪力設計值 需要明確截面中性軸？ 0.8fcdfydNc,fNa,pl(=Nc,f)Nc,f beffxc0.8fcd()beffhatftwbfdhthgxcAafydbeff0.8fcd()Mpl,RdAafydhght0.5x

13、c()Na,pl Aafydzhchpxc中性軸條件：xchcAabeffhc0.8fcd()Aafydbeffhchphatftwbfdhthg0.8fcdfydfyd2Nc,fNacNa,pl中性軸xc 2bfxcht()fyd()()2/5 . 0,tccacctgplaRdplhhxNhhhNM條件:xchttfAaxcNac2bffydht 抗剪連接件的數量和布置o由于剪力雙生互等，梁中任一點縱向剪力等于該點所在截面的豎向剪應力。因此，交界面上縱向剪力的分布與梁的剪力圖相似57按彈性理論設計連接件，其間距應根據每個連接件承擔相等剪力的原則。 抗剪連接件的數量和布置o但是，試驗研究顯示

14、，栓釘作為柔性連接件具有良好的剪力重分布能力，即沿梁軸線均勻布置的連接件的縱向剪力也會趨于均勻，不會導致組合梁承載力的顯著降低。o所以，實際工程中，連接件通常均勻布置，施工方便。o注意：當剪力分布有明顯的變化時，應根據剪力圖布置連接件。58七、七、組合組合梁的變形計算梁的變形計算 通常，先進行承載力極限驗算（Ultimate limit state，ULS）；然后進行正常使用極限驗算）；然后進行正常使用極限驗算（Serviceability limit states，SLS）;內容:大變形：屬于大部分情況，是比較重要的一項驗算內容;振動：多針對承受動力荷載的組合樓板，比如舞蹈房，健身房;混凝土

15、部分的開裂。混凝土部分的開裂。IELqac38454撓度極限:動力荷載下（普通材料） span/300動力荷載下（脆性材料） span/500一般荷載下 span/200 先假定完全粘結梁; 將混凝土部分等效為純鋼截面; 然后求出E 和 Ibeffbeff/n八、八、部分抗剪連接組合梁部分抗剪連接組合梁 抗剪連接件的數量是按達到塑性受彎承載力時的交界面縱向剪力來確定（完全抗剪）。 實際工程很難做到完全抗剪連接 同時：o 混凝土、鋼梁自重等荷載部分僅由鋼梁承擔，只有使用荷載才在交界面上產生縱向剪力o 當組合梁的截面尺寸不是取決于其塑性受彎承載力，而是由使用階段的變形或施工條件等其他因素確定時，也

16、沒有必要按完全抗剪連接確定連接件的數量 選擇部分抗剪連接的原因：o 施工時，荷載由鋼梁承擔；使用時，才會產生縱向剪力，從保證使用階段混凝土和鋼梁的共同工作要求出發，沒有必要按塑性方法設計。o 當組合梁尺寸不是由塑性受彎性能決定的，而是由使用階段或施工條件等其他因素確定的，也沒有必要按完全抗剪連接設計65 如果連接件剛度足夠大，則基于完全抗剪連接進行組合梁設計是可行的。 單位長度內界面剪力九、九、連續組合梁連續組合梁與簡支梁的受力區別1、負彎矩區的受力性能1）中間支座附加截面混凝土翼緣板受拉開裂，抗彎以鋼梁為主。一般，支座截面是組合梁的薄弱環節；2）中間支座的鋼梁處于受壓區，其受壓翼緣和腹板可能發生局部失穩，將影響截面承載力的發揮和內力重分布。若荷載不利布置使某跨均為負彎矩時，梁還可能發生整體失穩3）簡支組合梁跨中截面承受的彎矩大而剪力小，支座截面承受的剪力大而彎矩為零，可按純剪或純彎條件設計截面。在多跨連續組合梁中，中央支座截面上承受的彎矩和剪力同時為最大，屬于復雜受力狀態2、在負彎矩區，抗剪連接件的承載能力有所降低；（由