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1、4.2.2 4.2.2 压型钢板组合楼盖的设计压型钢板组合楼盖的设计保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力 压型钢板组合楼盖压型钢板组合楼盖2抗剪栓钉的布置抗剪栓钉的布置 Ast 栓钉钉杆截面面积；栓钉钉杆截面面积；Ec 混凝土弹性模量；混凝土弹性模量；fc 混凝土轴心抗压强度设计值；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；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当栓钉材料性能等级为4.64.6时，时，取取 f=215Nmm2。=1.67栓钉栓钉连接件的受剪承载力设计值连接件的受剪承载力设计值-(4
2、-10)栓钉受剪承载力设计值的折减栓钉受剪承载力设计值的折减n位于位于梁负弯矩区梁负弯矩区的栓钉，周围混凝土对其约束的程度不如受的栓钉，周围混凝土对其约束的程度不如受压区，按式压区，按式(4-(4-1010)算得的栓钉受剪承载力设计值应予算得的栓钉受剪承载力设计值应予折减折减：(a)(a)位于连续梁中间支座上负弯矩段时：位于连续梁中间支座上负弯矩段时：取折减系数取折减系数0.90.9 (b)(b)位于悬臂梁负弯矩段时：位于悬臂梁负弯矩段时：取折减系数取折减系数0.80.8混凝土板和梁翼缘间有压型钢板时混凝土板和梁翼缘间有压型钢板时（Nvc应折减）应折减）压型钢板肋平行于支撑梁时，压型钢板肋平行
3、于支撑梁时，由于栓钉由于栓钉需要穿过压型钢板与钢梁焊接，栓钉根需要穿过压型钢板与钢梁焊接，栓钉根部周围无砼约束部周围无砼约束，应对栓钉连结件的受，应对栓钉连结件的受剪承载力剪承载力Nvc进行折减进行折减:hs栓钉焊接后的高度栓钉焊接后的高度(hp+75mm);hp压型钢板的高度；压型钢板的高度；6压型钢板肋垂直于支撑梁时，压型钢板肋垂直于支撑梁时，由压型由压型钢板波纹形成的混凝土肋是不连续的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应对栓钉连结件的受剪承载力Nvc进进行折减。行折减。n0组合截面中一个肋板中配置的栓钉总数，组合截面中一个肋板中配置的栓钉总数，当大于当大于3时取
4、时取3。压型钢板和与混凝土之间水平剪力的压型钢板和与混凝土之间水平剪力的传递形式传递形式v依靠压型钢板的依靠压型钢板的纵向波槽纵向波槽传递传递 v依靠压型钢板上的依靠压型钢板上的压痕、小洞压痕、小洞或冲成的或冲成的不闭合的不闭合的孔眼孔眼传递传递v依靠压型钢板上焊接的依靠压型钢板上焊接的横向钢筋横向钢筋传递传递v依靠设置于端部的依靠设置于端部的锚固件锚固件传递传递(任何情任何情形下都应当设置端部锚固件形下都应当设置端部锚固件)压型钢板与混凝土的连接压型钢板与混凝土的连接组合楼板和组合梁组合楼板和组合梁组组合合楼楼板板组合板组合板非组合板非组合板是否考虑压型钢板对是否考虑压型钢板对组合楼板承载力
5、的贡献组合楼板承载力的贡献一般形式组合梁一般形式组合梁压型钢板组合梁压型钢板组合梁组组合合梁梁预制钢筋混凝土板组合梁预制钢筋混凝土板组合梁压压型型钢钢板板组组合合楼楼盖盖组合楼板设计时的基本原则组合楼板设计时的基本原则组合楼板设计需考虑两个阶段：v 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。v 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。组合楼板施工阶
6、段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 的荷载时考虑.n验算:强度、变形.n力学模型：图4-16.n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护，以减小板跨，加以验算。施工阶段力学模型的说明施工阶段力学模型的说明强边方向(顺肋)弱边方向v实质上是压型钢板强度和挠度的验算；实质上是压型钢板强度和挠度的验算；v只考虑荷载沿强边方向传递只考虑荷载沿强边方向传递(单向板单向板)(因强边方向的截面刚度远大于弱边方向因强边方向的截面刚度远大于弱边方向)组
7、合楼板使用阶段的设计组合楼板使用阶段的设计u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，并进行相应计算.u组合板:永久荷载永久荷载 +使用阶段可变荷载使用阶段可变荷载变形验算变形验算承载力验算承载力验算单向弯曲简支板单向弯曲简支板双向弯曲板或单向弯曲板双向弯曲板或单向弯曲板正截面抗弯承载力正截面抗弯承载力抗冲剪承载力抗冲剪承载力斜截面抗剪承载力斜截面抗剪承载力组合板内力分析模型组合板内力分析模型板厚不超过板厚不超过100mm时时 1)正弯矩计算的力学模型正弯矩计算的力学模型:单向弯曲简支板：单向弯曲简支板：2)负弯矩计算的力学模型负弯矩计算的力学模型:单向弯曲固支板单向弯曲
8、固支板.板厚超过板厚超过100mm时时 1)0.5e 0.55h0时，取时，取x=0.55h0h0:组合板有效高度组合板有效高度(组合板受压区边缘至压型钢组合板受压区边缘至压型钢 板重心间距离）板重心间距离）yp:压型钢板截面应力合力至混凝土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受压区截面应力合力的距离b:压型钢板的波距压型钢板的波距AP:压型钢板波距内的截面面积压型钢板波距内的截面面积h hc c:压型钢板顶面以上混凝土厚度压型钢板顶面以上混凝土厚度f:压型钢板钢材的抗拉强度设计值压型钢板钢材的抗拉强度设计值验算公式二、塑性中和轴在压型钢板截面内二、塑性中和轴在压型钢板截面内
9、18b-压型钢板的波距；hc-压型钢板顶面以上混凝土厚度；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 组合板抗冲剪承载力验算组合板抗冲剪承载力验算 n组合板在集中荷载下的冲切力组合板在集中荷载下的冲切力V1，应满足，应满足:临界周界长度临界周界长度h0:组合板有效高度组合板有效高度剪力临界周界剪力临界周界组合板斜截面抗剪承载力验算组合板斜截面抗剪承载力验算承受局部荷载时，取有效工作宽度bef进行计算。n组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值Vin 应满足应满足
10、:Vin 0.07ft b h0有效工作宽度有效工作宽度b befef的最大值的最大值n1.1.抗弯计算时抗弯计算时 简支板简支板 ：bef=bf1+2 lP(1-lP/l)连续板连续板 ：bef=bf1+4 lP(1-lP/l)/3n2.2.抗剪计算时抗剪计算时 bef=bf1+lP(1-lP/l),bf1=bf+2(hc+hd)l ：组合板跨度组合板跨度lP ：荷载作用点到组合板较近支座的距离荷载作用点到组合板较近支座的距离bf1：集中荷载在组合板中的分布宽度集中荷载在组合板中的分布宽度bf ：荷载宽度荷载宽度hc：压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度 hd：地
11、板饰面层厚度地板饰面层厚度22u无组合作用梁无组合作用梁梁与板受梁与板受力变形图力变形图梁板截面应梁板截面应力分布图力分布图组合梁的形式组合梁的形式(1)(1)楼板和钢梁独立发生弯曲变形；楼板和钢梁间相对剪切滑动；楼板和钢梁作为独立构件联合承担荷载。u完全抗剪连接组合梁完全抗剪连接组合梁梁与板受梁与板受力变形图力变形图梁板截面应梁板截面应力分布图力分布图楼板楼板钢梁钢梁抗剪连接件抗剪连接件组合梁组合梁（整体承受荷载）（整体承受荷载）组合梁的形式组合梁的形式(2)(2)24组合梁的特点组合梁的特点n充分利用楼板混凝土受压强度高的特点，充分利用楼板混凝土受压强度高的特点，增加了梁截面的增加了梁截面
12、的有效高度有效高度，提高了梁的抗弯能力和梁的抗弯刚度，从而节，提高了梁的抗弯能力和梁的抗弯刚度，从而节约钢材。约钢材。n抗火性能好。抗火性能好。（混凝土楼板的热容量大，升温慢）（混凝土楼板的热容量大，升温慢）n组合梁的楼板对钢梁起到了组合梁的楼板对钢梁起到了侧向支撑侧向支撑作用，提高或保证了作用，提高或保证了钢梁的整体稳定。钢梁的整体稳定。组合梁混凝土板的计算厚度和有效宽度组合梁混凝土板的计算厚度和有效宽度v对于中间梁，对于中间梁，bc1=bc2.vbc1s1;1;vbc2s0/2;v混凝土翼板计算厚度：混凝土翼板计算厚度：普通钢筋混凝土翼板普通钢筋混凝土翼板：取原厚度取原厚度ho 带压型钢板
13、的混凝土翼板带压型钢板的混凝土翼板：取取hc（压型钢板顶面以上混（压型钢板顶面以上混凝土板厚度）凝土板厚度）v混凝土翼板有效宽度混凝土翼板有效宽度b bcece ：bce=bo+bc1+bc2 bo：钢梁上翼缘宽度：钢梁上翼缘宽度 bc1,bc2：minl/6,6hc 26组合梁的正截面受弯承载力验算组合梁的正截面受弯承载力验算 n组合梁正截面受弯承载力计算方法：组合梁正截面受弯承载力计算方法：（1 1）组合梁截面应力）组合梁截面应力弹性分析弹性分析方法方法 用于直接承受动力荷载或组合梁中受压板件用于直接承受动力荷载或组合梁中受压板件 的宽厚比不符合表的宽厚比不符合表4-54-5要求的组合梁的
14、计算。要求的组合梁的计算。（2 2）组合梁截面应力）组合梁截面应力塑性分析塑性分析方法方法 用于不直接承受动力荷载，且组合梁中受压用于不直接承受动力荷载，且组合梁中受压 板件的宽厚比符合表板件的宽厚比符合表4-54-5要求的组合梁的计算。要求的组合梁的计算。27组合梁截面应力组合梁截面应力塑性分析方法的假定塑性分析方法的假定n 在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受压受拉及受压 应力均达到强度设计值应力均达到强度设计值；n 塑性中和轴塑性中和轴受拉侧受拉侧的混凝土强度设计值可的混凝土强度设计值可忽略不计忽略不计；n 塑性中和轴塑性中和轴受压侧受
15、压侧的混凝土截面的混凝土截面均匀受压均匀受压，并达到弯曲抗，并达到弯曲抗 压强度设计值。压强度设计值。要求：要求：钢梁翼缘及腹板的板件宽厚比满足塑性设计要求钢梁翼缘及腹板的板件宽厚比满足塑性设计要求（表（表4-54-5）正弯矩作用受弯承载力验算正弯矩作用受弯承载力验算A :钢梁截面面积钢梁截面面积 Ac:钢梁受压区截钢梁受压区截 面面积面面积 正弯矩时组合梁横截面弯矩承载力计算图正弯矩时组合梁横截面弯矩承载力计算图29组合梁塑性中和轴组合梁塑性中和轴钢梁塑性中和轴钢梁塑性中和轴y3y4Asfsyffff2fAsfsyMP=Wpf+Ms=As fsy(y3+y4/2)负弯矩作用受弯承载力验算负弯
16、矩作用受弯承载力验算As:翼板有效宽度范围内钢筋截面面积翼板有效宽度范围内钢筋截面面积;Mp:钢梁截面的全塑性弯曲承载力钢梁截面的全塑性弯曲承载力;y3:钢筋截面形心至组合梁中和轴的距离钢筋截面形心至组合梁中和轴的距离;y4：组合梁中和轴至钢梁塑性中和轴的距离：组合梁中和轴至钢梁塑性中和轴的距离;31 视全部剪力由钢梁腹板承受：视全部剪力由钢梁腹板承受：组合梁的受剪承载力验算组合梁的受剪承载力验算hw、tw:分别为钢梁腹板的高度和厚度；fv：塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值。组合梁栓钉连接件验算组合梁栓钉连接件验算 剪跨区段的划分：剪跨区段的划分：以支座点、弯矩极值点、弯矩零点为界线以支座点
17、、弯矩极值点、弯矩零点为界线每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数：每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数：V-剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力；剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力；n个栓钉连接件均匀分布于其剪跨区段内；个栓钉连接件均匀分布于其剪跨区段内；34n正弯矩区剪跨段正弯矩区剪跨段 V=A f (塑性中和轴位于混凝土翼板内塑性中和轴位于混凝土翼板内)V=bce hc fcm (塑性中和轴位于钢梁截面内塑性中和轴位于钢梁截面内)n负弯矩区剪跨段负弯矩区剪跨段 V=As fsy剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力V：35集中力作用时栓钉连接件的
18、布置集中力作用时栓钉连接件的布置v剪跨区内有较大集中力作用时，可将n个栓钉连接件按各分剪力区段的剪力图面积分配，然后各自均匀分布于分剪力区段。v 当抗剪连接键的设置受构造等原因的影响不能满足要求时，可采用部分抗剪连接设计法，按钢结构设计规范计算。36组合楼板的构造要求组合楼板的构造要求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;v尚应符合楼板防火保护层厚度要求，电气管线等铺设要求。2、组合楼板对压型钢板的要求压型钢板应采用镀锌钢板，其镀锌层厚度应满足使用期间不至锈损的要求；用于组合板的压型钢板净厚：不应小于0.75mm
19、；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.373、组合楼板在砼内的配筋要求为组合楼板提供储备承载力的附加抗拉钢筋；为连续组合板或悬臂板的负弯矩区配置连续钢筋；在集中荷载区段和空洞周围配置分布钢筋；为改善防火效果配置受拉钢筋；为改善组合楼板的抗剪性能，在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋，应配置在剪跨区段内，其间距宜为150-300mm.384、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
20、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(直径2/3抗裂钢筋直径，间距1.5抗裂钢筋间距)相交；最小直径：4mm最大间距：150mm顺肋方向抗裂钢筋的保护层：20mm3）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；395、组合楼板栓钉的设置要求（1）栓钉的设置位置:为阻止压型钢板与砼之间的滑移在组合板的端部（包括简支板端部及连续板的各跨端部）均应设置栓钉。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
21、选取；（3）栓钉的间距：沿梁轴线方向：s5d沿垂直于梁轴线方向：s4d距钢梁翼缘边的边距：s35mm（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.40组合梁的构造要求（1）为保证梁的刚度，组合梁的高跨比h/l部宜小于1/161/15；（2）为避免出现钢梁抗剪能力不足的不协调现象；组合梁截面 的总高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍；（3）焊于钢梁受拉翼缘的栓钉直径翼缘板厚度的1.5倍；焊于无拉应力部位的栓钉直径翼缘板厚度的2.5倍；（3）栓钉的间距：沿梁轴线方向：s5d沿垂直于梁轴线方向：s4d距钢梁翼缘边的边距：s35mm（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.（5）组合梁负弯矩区纵向钢筋锚固：应伸过梁的反弯点，并留 出锚固长度和弯钩。41本节小结本节小结n了解楼盖布置原则和方案；了解楼盖布置原则和方案；n掌握组合板在使用阶段设计方法；掌握组合板在使用阶段设计方法；n掌握组合梁设计方法；掌握组合梁设计方法；