型钢混凝土组合楼板结构设计思考范文

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摘要:

型钢混凝土结构具有良好的耐久性和耐火性，节约钢材，受力性能好，承载力高，施工周期短，抗震性能好的特点，本文简要介绍轻钢屋面板结构设计及连接设计常见的几个问题。

关键词:

型钢混凝土结构；压型钢板；组合楼板；节点设计

型钢混凝土结构具有良好的耐久性和耐火性，节约钢材，受力性能好，承载力高，施工周期短，抗震性能好的特点，可用于非抗震区和抗震设防烈度为6～9度的多层、高层建筑和一般构筑物。型钢混凝土组合楼盖的应用更加广泛，但其结构及构造要求具有独特性。型钢混凝土组合楼板分为组合楼板和非组合楼板，主要区别为:①组合楼板中的压型钢板不仅作为永久性模板，而且代替混凝土板的下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作，承受包含自重在内的楼面荷载;②非组合楼板中压型钢板仅用作永久性模板，不考虑与混凝土共同工作。

1型钢混凝土组合楼板材料

⑴压型钢板钢材宜为Q235，作为组合楼板与非组合楼板用的压型钢板，宜采用镀锌钢板，镀锌量宜小于120g/㎡。⑵一般需选用带齿槽或压痕的压型钢板，没有带齿槽或压痕的压型钢板多数适用于非组合板，如用于组合板中，必须在板的上翼缘上焊横向附加钢筋，以提高叠合面的抗剪能力。⑶用于组合楼板的压型钢板厚度≥0.75mm，用于非组合楼板的压型钢板厚度≥0.5mm，浇筑压型钢板的波槽平均宽度≥50mm，当在槽内设置栓钉时，压型钢板的总高度≤80mm。⑷组合楼板的压型钢板有开口型板、缩口型板和闭口型板，详见图1.1。⑸混凝土强度等级不宜低于C25。⑹组合楼盖用抗剪连接件有焊钉、槽钢及弯筋等，对于重要建筑或受动荷载作用的焊钉应选用镇静钢。栓钉选用优质DL钢或M15号钢，钢筋选用HPB300或HRB335，槽钢选用Q235。

2型钢混凝土组合楼板设计原则

⑴直接承受热源影响或在露天条件下的组合楼板结构，应考虑由于温差、混凝土收缩引起的温度收缩应力。⑵一般不用于直接承受动荷载的建筑。⑶组合楼板与非组合楼板施工阶段设计原则:①作为浇筑混凝土底模的压型钢板按弹性方法进行强度和变形验算;②计算时应计入临时支撑的影响，但考虑到下料的不利情况，可按两跨连续板或单跨简支板进行计算;③永久荷载:压型钢板、钢筋及混凝土等自重，确定混凝土自重时应考虑挠曲效应，当挠度v大于20mm时，在全跨应增加0.7v厚度的混凝土均布荷载，或增设临时支撑;④可变荷载:主要为施工荷载，宜取不小于1.5KN/㎡;⑤压型钢板挠度限值可取L/180(L为板跨度)。⑷组合楼板与非组合楼板使用阶段设计原则:①按照常规钢筋混凝土楼板的设计方法进行设计;②应验算正截面抗弯能力，纵向抗剪能力，斜截面抗剪能力，如有较大集中荷载，还需验算局部荷载作用下的抗冲切能力;③承受的荷载主要包括压型钢板及混凝土自重、面层及构造层的自重、楼板下吊挂的天棚、管道等的自重以及楼面上的设备与使用活荷载等;④当压型钢板上的混凝土厚度为50～100mm时，按简支单向板计算组合楼板强边(顺肋)方向的正弯矩，强边方向的负弯矩按固端板取值，不考虑弱边方向的正弯矩;⑤当压型钢板上的混凝土厚度大于100mm时，板的承载力应按照双向板或单向板进行计算，但板的挠度仍应按强边方向的简支单向板计算;⑥压型钢板挠度限值可取L/360(L为板跨度);⑦组合楼板负弯矩部位混凝土裂缝宽度的验算，可忽略压型钢板作用，即按混凝土板及其负钢筋计算板的最大裂缝宽度，正常环境下裂缝宽度≤0.3mm，室内高湿度环境和室外时≤0.2mm。⑧一般要求组合楼板的自振频率控制在15HZ以上。

3构造要求

⑴栓钉的构造要求。①为了阻止压型钢板与混凝土之间的滑移，在组合楼板的端部均应设置栓钉，栓钉应设置在端支座的压型钢板凹肋处，栓钉应穿透压型钢板，并焊接在钢梁翼缘上;②栓钉直接不得大于19mm，＜3m时d=13～16mm，=1～6m时d=16～19mm，＞6m时d=19mm;③栓钉间距:沿着梁轴线方向s≥5d，沿垂直于梁轴线方向s≥4d，距钢梁翼缘边的边距s≥45mm;④栓钉顶面保护层厚度应不小于15mm，栓钉焊后高度应高出压型钢板顶面30mm以上。⑵压型钢板的构造要求。①压型钢板开孔处，宜采取加强措施，当板上开洞且较大时，应在洞口周围配置附加钢筋，附加钢筋的总面积应不少于压型钢板被削弱部分的面积;②组合板的总厚度不应小于90mm，钢铺板表面上的厚度不应小于50mm。⑶组合板钢筋混凝土层的配筋要求。①为组合楼板提供储备承载力设置附加抗拉钢筋;②在连续组合楼板或悬臂组合楼板的负弯矩区配置连续钢筋;③在集中荷载区段和孔洞周围配置分布钢筋;④为改善防火效果配置受拉钢筋;⑤连续组合楼板中间支座负弯矩区的上部钢筋，应伸过板的反弯点，并应留出锚固长度和弯钩，下部纵向钢筋在支座处应连续配置;⑥按简支板设计的连续组合楼板，抗裂钢筋截面面积应大于相应混凝土截面的最小配筋率0.2%;抗裂钢筋的配置长度从支撑边缘算起不小于(为板跨度)，且应与不少于5根分部钢筋相交;抗裂钢筋直径应不小于4mm，最大间距为150mm，顺肋方向抗裂钢筋保护层厚度宜为20mm;与抗裂钢筋垂直的分布筋直径，不应小于抗裂钢筋直径的2/3，其间距不应大于抗裂钢筋间距的1.5倍;⑦集中荷载作用部位的配筋:非组合板应按钢筋混凝土板设置钢筋，连续组合板及悬臂板的负弯矩区应按计算配置负弯矩钢筋，且总量不小于0.002bh;⑧板端板面构造配筋:为了防止混凝土收缩及温度等影响，也为了起到分布荷载的作用，应在混凝土板中配置分布钢筋网，其面积可取这部分混凝土面积的0.1%。⑷组合板载钢梁上的支撑长度不应小于75mm，其中压型钢板在钢梁的支撑长度不应小于50mm;无论端支座或连续板的中间支座均应符合此要求，支撑与钢筋混凝土梁或砌体结构上时，组合板的支撑长度不应小于100mm，其中压型钢板的支撑长度不应小于75mm，可详见图3.1。

4结束语

型钢混凝土组合楼板虽然有很多优点，但因压型钢板与混凝土之间粘结力较差，经常发生破坏的模式有:①当竖向粘结力不足时，可能在掀起力作用下使混凝土与压型钢板发生局部竖向分离，丧失组合作用，②在组合板端部，混凝土与压型钢板发生滑移，因此组合板在端部与支承梁连接处，如果剪力连接件抗剪强度不足以抵抗较大的剪切滑移时，也将因局部破坏而使组合板丧失承载能力。因此为了确保型钢混凝土组合楼板结构设计的可靠性，对压型钢板材质、尺寸以及与钢梁之间连接件有较高要求，特别是在组合板与支承梁的连接处配置足够量的连接件，防止破坏的发生。

参考文献

［1］YB9238－92．《钢－混凝土组合楼盖结构结构设计与施工规程》．

［2］钢结构设计手册(下册)(第三版)．《钢结构设计手册》编辑委员会．

［3］05SG522．钢与混凝土组合楼(屋)盖结构构造。

作者：刘艳芳 单位：武汉铁四院工程咨询有限公司