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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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