第15讲 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 楼面和屋面结构的布置方案与设计 楼面和屋面结构的类型与布置原则

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1 第15讲 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 楼面和屋面结构的布置方案与设计 楼面和屋面结构的类型与布置原则
压型钢板-现浇混凝土组合板的设计★

2 第15讲 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 满足建筑设计要求 较小自重 便于施工 一般性的原则 有足够的整体刚度 楼（屋）面板结构组成 楼板
梁系 （连接：固定、传递水平剪力）

3 第15讲 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 楼板 次梁 主粱

4 第15讲 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 楼（屋）面板的作用 直接承受竖向荷载的作用，传递其至竖向构件； 起横隔作用。
楼（屋）面板布置方案和设计的影响 影响到整个结构的性能； 影响到施工进程； 影响到建筑的经济效益。

5 第15讲— 楼面和屋面结构的类型与布置原则 用于多层建筑楼板的分类： 现浇钢筋混凝土楼板 压型钢板组合楼板 叠合板组合楼板 卫生间
开洞较多处 多高层工业与民用建筑 （高设防区需审查） 工业建筑、 高层建筑 （抗震、抗疲劳）

6 第15讲— 楼面和屋面结构的类型与布置原则 现浇钢筋混凝土楼板 抗剪栓钉

7 第15讲— 楼面和屋面结构的类型与布置原则 混凝土叠合板组合楼板 应与钢梁可靠连接，且在板上浇注刚性面层（厚度不小于50mm)
后浇混凝土面层 栓钉 预制底板 钢梁 应与钢梁可靠连接，且在板上浇注刚性面层（厚度不小于50mm) 预制楼板通过其底面四角的预埋件与钢梁焊接 1）焊脚高度不应小于6mm 2）焊缝长度不应小于80mm 板缝的灌缝构造宜一律按抗震设防要求进行。必要时可在板缝间的梁 上设抗剪件(如抗剪栓等)

8 第15讲— 楼面和屋面结构的类型与布置原则 压型钢板组合楼板 抗剪栓钉 分布钢筋

9 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 板肋垂直于主梁 板肋平行于主梁 压型钢板组合楼盖构造

10 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板 组 是否考虑压型钢板对 合 组合楼板承载力的贡献? 楼 板 压 型 钢 非组合板 板
盖 非组合板 一般形式组合梁 组 合 梁 压型钢板组合梁 预制钢筋混凝土板组合梁

11 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 压型钢板与混凝土的连接(构造措施) 改变截面形式，依靠纵向波槽传递水平剪力；
设置压痕、小洞或冲成的不闭合的孔眼传递水 平剪力； 焊接横向钢筋来传递水平剪力； 端部设置锚固件传递水平剪力。 (任何情形下都应当设置端部锚固件)

12 压型钢板的跨中变形挠度w0大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7 w0 ,或增设临时支撑。
第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合楼板设计需考虑两个阶段： 1)施工阶段:对作为现浇钢筋混凝土板底模的压型钢板进行强度和 变形验算。 2)使用阶段: 非组合板：压型钢板仅作为模板使用,按普通钢筋混凝土板设计； 组合板：验算在永久荷载和使用阶段的可变荷载作用下的强度和变形。 压型钢板的跨中变形挠度w0大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7 w0 ,或增设临时支撑。

13 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合楼板施工阶段的设计 实质上是压型钢板强度和挠度的验算；
只考虑荷载沿强边方向传递(单向板)。 (因强边方向的截面刚度远大于弱边方向) 强边方向(顺肋) 弱边方向 施工阶段力学模型

14 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合楼板施工阶段的设计 永久荷载: 压型钢板、钢筋和混凝土的自重.
可变荷载: 施工荷载和附加荷载. 附加荷载: 当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵时考虑. 验算：强度、变形. 力学模型：图4-24. 压型钢板的截面力学特性：参见第1章. 如果承载能力和变形能力不满足要求，可在板下设置临时支撑，以减小板跨，加以验算。

15 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合楼板使用阶段的设计 非组合板: 按常规钢筋混凝土楼板设计,应在压型钢板波槽内设置钢筋.
永久荷载 + 使用阶段可变荷载 承载力验算 双向弯曲板或单向弯曲板 变形验算 单向弯曲简支板 正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、抗冲剪承载力

16 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 组合板内力分析模型： 压型钢板上砼厚不超过100mm时，
1)正弯矩计算的力学模型:单向弯曲简支板： 2)负弯矩计算的力学模型:单向弯曲固支板. 压型钢板上砼厚超过100mm时， 1) 0.5<λe<2.0 时：双向弯曲板； 2) λe ≤ 0.5 或λe ≥ 2.0 时：单向弯曲板. λe ＝μlx／ly，μ =(Ix／Iy)1/4（异向性系数） Ix、Iy：组合板顺肋方向和垂直肋方向的截面惯性矩，计算Iy时只考虑 压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度hc. （日本建筑学会《钢铺板结构设计与施工规范》）

17 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 正截面受弯承载力计算的基本假定: 压型钢板与混凝土间有可靠粘结;
第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 正截面受弯承载力计算的基本假定: 压型钢板与混凝土间有可靠粘结; 考虑组合作用的组合楼板，正截面受弯承载力按塑性设计方法计算，假定截面受拉区和受压区截面材料均达到设计强度，但压型钢板强度设计值与混凝土的弯曲抗压强度设计值，均应乘以折减系数0.8。 忽略受拉区混凝土的抗拉作用。 0.8：考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以及中和轴附近材料强度发挥不充分等因素。

18 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 正截面受弯承载力验算: 1）塑性中和轴在压型钢板顶面以上
混凝土截面内时， x :组合板受压区高度 h0 :组合板有效高度(组合板受压区边 缘至压型钢板重心间距离） yp:压型钢板截面应力合力至混凝土 受压区截面应力合力的距离 b : 压型钢板的波距 AP:压型钢板波距内的截面面积 hc: 压型钢板顶面以上混凝土厚度 压型钢板重心线

19 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 正截面受弯承载力验算: 2）塑性中和轴在压型钢板内时，
x :组合板受压区高度 h0 :组合板有效高度 AP2: 塑性中和轴以上的压型钢板波距 内截面面积； yP1 ,yP2 :压型钢板受拉区截面应力合力 分别至受压区混凝土板截面和压 型钢板截面应力合力的距离。

20 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 Vin ≤0.07fc b h0 Vin ≤0.44ft bef h0
斜截面抗剪承载力验算: 组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值Vin 应满足: Vin ≤0.07fc b h0 在集中荷载或集中荷载与均布荷载共同作用下，且集中荷载对支座或节点边缘截面所产生的剪力值占总剪力的75%以上的组合板斜截面承载力应按下式计算 Vin ≤0.44ft bef h0 组合板的有效工作宽度befj的计算： 抗弯计算时：式（4-5）（简支板） 、式（4-6）（连续板） 抗剪计算时：式（4-7a)、式（4-7b)

21 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段的设计 集中荷载下的冲切承载力验算： h0 : 组合板有效高度
ucr: 临界周界长度 剪力临界周界

22 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 组合板使用阶段变形的验算 计算方法：弹性设计方法 计算原则：
1）按简支单向弯曲板计算沿强边（顺肋）方向的挠度。 2）考虑荷载长期作用影响下的变形。 荷载标准组合（短期荷载效应组合） 荷载准永久组合（长期荷载效应组合） 等效刚度

23 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 栓钉抗剪件的受剪承载力Nvc Ast — 栓钉钉杆截面面积； Ec — 混凝土弹性模量；
fc — 混凝土轴心抗压强度设计值； f — 栓钉钢材的抗拉强度设计值；  — 栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比；当栓钉材料 性能等级为4.6时，取 f =215N／mm2,  =1.67。

24 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 栓钉抗剪件的受剪承载力的折减 压型钢板肋平行于支撑梁时， 由于栓钉需要穿过压型钢板
与钢梁焊接，栓钉根部周围 无砼约束，应对栓钉连结件 的受剪承载力Nvc进行折减: hs—栓钉焊接后的高度(≤hp+75mm); hp—压型钢板的高度；

25 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 栓钉抗剪件的受剪承载力的折减
压型钢板肋垂直于支撑梁时，由压型钢板波纹形成的混凝土肋是不连续的，应对栓钉连结件的受剪承载力Nvc进行折减。 n0—组合截面中一个肋板中配置的栓钉总数，当大于3时取3。

26 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 压型钢板组合楼板的构造要求 压型钢板顶面以上的砼厚度：不应小于50mm;
1、组合楼板的总厚度及压型钢板上的砼厚度 压型钢板顶面以上的砼厚度：不应小于50mm; 组合楼板的总厚度：不应小于90mm; 2、组合楼板对压型钢板的要求 压型钢板应采用镀锌钢板； 用于组合板的压型钢板净厚：不应小于0.75mm； 仅作模板的压型钢板厚度：不小于0.5mm； 浇注砼的波槽平均宽度：不应小于50mm; 在槽内设置栓钉连接件时：压型钢板的总高度不应大于80mm.

27 第15讲— 压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 压型钢板组合楼板的构造要求 4、钢筋直径、配筋率及配筋长度 1）连续组合楼板的钢筋长度：
中间支座弯矩区的上部纵向钢筋，应伸过板的反弯点，并留出锚固长度和弯钩；下部纵向钢筋在支座处应连续配筋。 2）连续楼板按简支板设计时的抗裂钢筋：截面面积应大于相应砼截面的0.2%; 配置长度从支承边缘算起应≮板跨的1/6，且应与不少于5根分布钢筋相交； 3）集中荷载作用部位的钢筋：应设置横向钢筋，其配筋率≥0.2%,其延伸宽度不应小于板的有效工作宽度；

28 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计 压型钢板组合楼板的构造要求 5、组合楼板栓钉的设置要求 （1）栓钉的设置位置:
栓钉穿透压型钢板，并将栓钉和 压型钢板均焊于钢梁翼缘上。 （2）栓钉的直径：一般不大于19mm，也可按跨度选取； （3）栓钉的间距： 沿梁轴线方向：s≥5d 沿垂直于梁轴线方向：s≥4d （4）栓钉顶面保护层的厚度及栓钉高度: 栓钉顶面保护层的厚度应≥15mm 栓钉焊后高度应大于压型钢板总高度加30mm.

29 第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板设计 小结： 压型钢板组合楼板的构造 压型钢板组合板的计算（施工和使用阶段）★ 正截面抗弯承载力
斜截面抗剪承载力 冲切承载力 挠度