现浇混凝土组合板的设计压型钢板组合楼板的构造要求课件

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★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2满足建筑设计要求较小自重便于施工有足够的整体刚度

楼板梁系一般性的原则（连接：固定、传递水平剪力）楼（屋）面板结构组成第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计2满足建筑设计要求楼板一般性的原则（连接：固定、传递水平剪3主粱次梁楼板第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计3主粱次梁楼板第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计4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。

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。

楼（屋）面板布置方案和设计的影响第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计4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5第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则卫生间开洞较多处

工业建筑、高层建筑（抗震、抗疲劳）现浇钢筋混凝土楼板压型钢板组合楼板叠合板组合楼板多高层工业与民用建筑（高设防区需审查）

用于多层建筑楼板的分类：

5第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则卫生间工业建筑6第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则抗剪栓钉

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

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6mm2）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)后浇混凝土面层栓钉预制底板钢梁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9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盖构造板肋垂直于主梁板肋平行于主梁9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10第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板组合板非组合板是否考虑压型钢板对组合楼板承载力的贡献?一般形式组合梁压型钢板组合梁组合梁预制钢筋混凝土板组合梁压型钢板组合楼盖10第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组组合板非组11第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计

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)

压型钢板与混凝土的连接(构造措施)11第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计改变截面形12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0.7w0,或增设临时支撑。12第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板设13强边方向(顺肋)弱边方向施工阶段力学模型第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计

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)

组合楼板施工阶段的设计13强边方向(顺肋)弱边方向施工阶段力学模型第15讲—压型14

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.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

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。14永久荷载:压型钢板、钢筋和混凝土的自重.第15讲—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.组合板:永久荷载+使用阶段可变荷载变形验算承载力验算单向弯曲简支板双向弯曲板或单向弯曲板正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、抗冲剪承载力15第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板使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》）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;

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。17第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使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，压型钢板重心线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18第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使用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。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

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:

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)

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

h0Vin≤0.07fcbh020第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使用阶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。23第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计栓钉抗剪件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；24第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计栓钉抗剪件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。25第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计栓钉抗剪件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.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；27第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计压型钢板组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.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29第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板设计小结：30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★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31满足建筑设计要求较小自重便于施工有足够的整体刚度

楼板梁系一般性的原则（连接：固定、传递水平剪力）楼（屋）面板结构组成第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计2满足建筑设计要求楼板一般性的原则（连接：固定、传递水平剪32主粱次梁楼板第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计3主粱次梁楼板第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计33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。

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。

楼（屋）面板布置方案和设计的影响第15讲压型钢板-现浇混凝土组合板的设计4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34第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则卫生间开洞较多处

工业建筑、高层建筑（抗震、抗疲劳）现浇钢筋混凝土楼板压型钢板组合楼板叠合板组合楼板多高层工业与民用建筑（高设防区需审查）

用于多层建筑楼板的分类：

5第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则卫生间工业建筑35第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则抗剪栓钉

现浇钢筋混凝土楼板6第15讲—楼面和屋面结构的类型与布置原则抗剪栓钉现浇钢36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)

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6mm2）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)后浇混凝土面层栓钉预制底板钢梁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37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38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盖构造板肋垂直于主梁板肋平行于主梁9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39第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板组合板非组合板是否考虑压型钢板对组合楼板承载力的贡献?一般形式组合梁压型钢板组合梁组合梁预制钢筋混凝土板组合梁压型钢板组合楼盖10第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组组合板非组40第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计

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)

压型钢板与混凝土的连接(构造措施)11第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计改变截面形41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0.7w0,或增设临时支撑。12第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板设42强边方向(顺肋)弱边方向施工阶段力学模型第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计

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)

组合楼板施工阶段的设计13强边方向(顺肋)弱边方向施工阶段力学模型第15讲—压型43

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.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

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。14永久荷载:压型钢板、钢筋和混凝土的自重.第15讲—44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.组合板:永久荷载+使用阶段可变荷载变形验算承载力验算单向弯曲简支板双向弯曲板或单向弯曲板正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、抗冲剪承载力15第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合楼板使45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》）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46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。17第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使47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，压型钢板重心线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18第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使用48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。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49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

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:

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)

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

h0Vin≤0.07fcbh020第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计组合板使用阶50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51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52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。23第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计栓钉抗剪件53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；24第15讲—压型钢板-现浇混凝土组合板的设计栓钉抗剪件54第15