压型钢板与混凝土组合板

第三章压型钢板与混凝土组合板《组合结构理论》姓名王鹏专业结构工程学号1压型钢板与混凝土组合板目录3.1概述43.2压型钢板-混凝土组合板的类型93.3压型钢板的形式及截面特征113.4组合板的破坏模式133.5组合板的设计和计算163.6组合板的计算原则和方法2223.7组合楼板的振动控制263.8构造要求273.9组合板的有限元分析313.10组合板研究的热点和难点问题4333.1概述1.基本概念：压型钢板与混凝土组合板是20世纪60年代前后兴起的一种新型组合结构。压型钢板混凝土组合楼板：利用凹凸相间的压型薄钢板做衬板与现浇混凝土浇筑在一起支承在钢梁上构成整体型楼板，主要由楼面层、组合板和钢梁三部分组成。适用于大空间建筑和高层建筑，在国际上已普遍采用。

第三讲压型钢板与混凝土组合板

452.分类（压型钢板按其在组合板中的作用可分为三类）：

①以压型钢板作为板的主要承重构件，混凝土只是作为板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用。按钢结构规范进行施工阶段和使用阶段计算。②压型钢板仅作为浇筑混凝土的永久性模板，并作为施工时的操作平台。考虑施工阶段荷载，按钢结构计算。使用阶段仅考虑混凝土，按按混凝土规范计算混凝土板。以上两类均属于非组合板。③考虑组合作用的压型钢板混凝土组合板。施工阶段压型钢板作为模板及浇注混凝土的作业平台。使用阶段，压型钢板相当于钢筋混凝土板中的受拉6钢筋，在全部静载及活载作用下，考虑二者的作用。本章主要讲第三类，即组合楼板。3.组合楼板优点1)压型钢板作为浇灌混凝土的模板，节省了大量木模板及其支撑。2)压型钢板工厂生产、运输、堆放方便，节省大量支模工作，并且改善了施工条件。3)在使用阶段，由于组合作用，可代替受拉钢筋。减少了钢筋的制作与安装工作。7

4)刚度大，自重轻。5)便于敷设通信、电力、采暖等管线。6)便于立体作业，加快施工进度，缩短工期。7)可直接做顶棚。8)减小了发生火灾的可能性。83.2压型钢板-混凝土组合楼板的类型有：1、在压型钢板上设置压痕，以增加叠合面上的机械粘结，如图（a)2、改变压型钢板截面形式，以增加叠合面上的摩擦粘结，如图（b)3、在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋，如图（c)4、在压型钢板端部设置栓钉连接件，以增加柱和板端部锚固，如图（d)9103.3压型钢板的形式及截面特征3.3.1压型钢板的形式：(1)闭口形槽口的压型钢板(图3.1a)(2)轧齿槽或开小孔的压型钢板(图3.1b)(3)加焊钢筋的压型钢板(图3.1c)

图3.1113.3.2压型钢板的截面特征1.受压翼缘的有效计算宽度

在与腹板交接处应力最大，距腹板愈远，应力愈小，呈曲线递减。实用上常把翼缘的应力分布简化成在有效宽度上的均布分布。可近似取，t为压型钢板板厚。2

对压型钢板的要求压型钢板的厚度一般不应小于0.75mm。为便于浇灌混凝土，要求压型钢板的平均槽宽不小于50mm。当在槽内设置带头栓钉时，压型钢板的总高，包括刻痕在内不应大于80mm.12

3.4.组合板的破坏模式

（见图3.4）1.弯曲破坏（沿1-1）当组合板中含钢量适当时，破坏是从受拉区压型钢板及受拉钢筋开始，及受拉钢板及钢筋首先屈服，板的变形裂缝迅速发展，受压区不断减小，最后由于混凝土被压碎而告破坏。通常应以含钢率或x值控制。2.纵向水平剪切粘结破坏（沿2-2）

13主要由于混凝土与压型钢板的界面抗剪切滑移强度不够，使两界面成为组合板薄弱环节。破坏特征：首先在靠近支座附近的集中荷载处混凝土出现斜裂缝，混凝土与压型钢板开始发生垂直分离，随即压型钢板与混凝土丧失抗剪切粘结能力，产生较大的纵向滑移。3.斜截面的剪切破坏（沿3-3）这种破坏一般发生在当组合板的高跨比很大、荷载比较大、尤其是在集中荷载作用时，发生支座最大剪力处沿斜截面剪切破坏。14图3.4组合板破坏模式153.5组合楼板设计计算：1、正截面承载力计算当塑性中和轴在压型钢板上翼缘以上的混凝土内，即时：16式中：—组合板受压区高度，当时，取；—组合板的有效高度，即从压型钢板重心至混凝土受压边缘的距离；—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；—压型钢板肋间距；—单位宽度内压型钢板的截面面积；—混凝土的抗压强度设计值。当塑性中和轴在压型钢板内，即时：17由由式中庸：—塑性越中和势轴以惰上的霸压型敏钢板竞面积秒；18—压阀型钢涨板受表拉区陵截面吼拉应屯力合饶力至乎受压径区混更凝土价板截冠面压应力裁合力陵的距坊离；—压股型钢州板受网拉区它截面旧拉应佩力合种力至松压型圈钢板闸截面促压应垂力合吊力乒的距树离；2、斜截面忠承载力瘦计算组合板贷斜截面贴抗剪承璃载力应糕满足下渣式要求棍：式中诊：—组合板板一个肆波距内充斜截面狗最大剪秋应力设皂计值；—混昏凝土裕的抗她拉强蛛度设聋计值锯。193、胃纵向腰抗剪诵承载满力计趣算式中庭：—组煎合板遇的简击跨（六mm钢)，吐一般恩可取Lv=M称/N估，对均技布荷针载下的板明可取碰为板构垮的泛1/朵4；—组合螺板的平次均肋宽灯；—压型滤钢板的散厚度（刑mm)钢；—组合翼板的抗跳剪承载泪力（k刊N/m旨)；—组合奥板的纵脖向剪力围设计（顷kN/吃m)；—剪力脱粘结系场数，由责实验确剥定，可狭参考下篮列数值指：20、、、组合丸板在征达到坚抗弯粱承载芬力极日限状资态时崇，纵宪向剪僻力设间计值弃为：4、受悄冲切承衔载力计覆算组合板趋在集中猫荷载作钟用下的和冲切力暗为V1，应满额足下式甲要求：式中：—临谁界周吉界长奇度，装如下轧图。—压型贫钢板顶胃面以上旺的混凝肾土计算咽厚度。213.坝6组合板妇的计算现方法和越原则1．属施工鄙阶段压型钢遍板作为恳浇筑混印凝土的匆模板，市采用弹性方追法计算扭。强饭边（执顺肋顾）方妙向的勉正、荒负弯房诚矩和具挠度所应按谋单向银板计骨算，掉弱边亮（垂桂直肋兆）方飞向不械计算资。施工飘活荷黎载一给般按等效嘉均布爽荷载，根梳据施铁工实宾际情喷况确畏定，歇但应莫不小袍于1妄.5演kN磨/m鹊2。考虑到小未和混怀凝土“欧组合”尿前，压绿型钢板茧刚度较迷小，变皂形较大厚，因此杜混凝土香体积可底能超过咽图纸所姻标的标裹准体积碍，因此储将混凝土粱自重乘觉以1.鼠1的系搞数222．然使用怖阶段（1子）实暑用设狠计法当压国型钢俯板顶舒面以挣上的盖混凝初土厚块度为拘50后mm既至1继00蚂mm祥时，冶组合旗板强边（顺紫肋）哄方向顷的正弯矩芬和挠度，按承膊受全部竖荷载的简支单方向板计算，强边方向负弯忌矩按裕固端午板取北值，不吸考虑医弱边脂（垂拐直肋狱）方脉向的赴正、淋负弯扎矩。23（2毁）双航向组床合板①周边支广承条件当双引向组贫合板法的跨夫度大活致相郊等，咱且相睛邻跨济是连属续时秆，板替的周柔边可视探为固骆定边。当稿组合懒板相半邻跨疼度相旁差较赤大，茶或压稠型钢甚板以誉上的跪混凝唱土板扩不连壁续时蹦，应节将板破的周坡边视为壮简支察边。②各向异盾性双向蜜板对于舱各向下异性腔双向夺板的详弯矩标，可钢将板炉形状氧按有腿效边撒长比笑加以修正后视股作各伪向同酿性板调的弯尺矩。念强边太方向浅的弯解矩，风取等否于弱艇边方诞向跨俭度乘嚼以系猛数后凡所得习各向凡同性袄板在岸短边屋方向读的弯萍矩；刊弱边陆方向牵的弯咐矩，浮取等鼠于强建边方陷向跨吐度乘爹以系晚数后肃所得独各向竖同性铃板在条长边复方向些的弯问矩。24③四边辉支承岂双向凳板强边（念顺肋）把方向按泻组合板论设计，笨弱边（皆垂直肋呈）方向桶，仅取饮压型钢娱板上翼愧缘以上口的混凝颗土板进傻行设计刺。（3稻）连险续组荡合板对于魂连续器组合渡板，弊当采裕用弹性职方法进行内望力分析躬时，若址允许支叛座混凝每土开裂遭，则可糟按考虑床塑性内力旨重分辫布的计威算方江法，代中间鸭支座医处的址负弯略矩可坦适当厚地进牧行调师幅。份支座县负弯猎矩降如低之航后，跑跨中株正弯睬矩亦威相应掠地增悬加，坊即应册满足来静力蚕平衡桨条件榴。253.答7胀组准合板迫的振街动控洒制组合板沈的自振微频率不吃能过小岛，否则勾容易受庆外力干赠扰而发少生较大欢振动，劈燕影响结捏构的安巧全性和罚正常使株用。板的自花振周期御应满足剧：可按睬下列闭近似何方法颈计算闹自振庙频率饲：(3斗.5常0)(3.猴51)—由贯永久袭荷载油产生跌的挠俱度（mm）。263.8勿构造鞭要求1.压型读钢板劫的板厚不小尿于0.7吗5mm，一叹般为0.7叹5～2铅.5m膏m。2.组合裤板的全高不小于90彩mm,压遍型钢臣板顶龙面至逼组合姨板顶锐面的孟高度甜不小粱于50m剩m.3.简支组球合板的跨高核比不大妥于25,连续组饲合板的跨高拘比不大构于35。4.连续板少及悬臂呢板的负弯矩曲区应按抬计算殃配置查负钢导筋,犁总量泛不小撤于0.0蜜02bh0.275.在集添中荷邻载或些线性眠荷载皮作用逆下的妥组合部板，对应在有效宽罢度be哪f的范围内配不置分样布筋剪，其甩总面刑积不圈少于通组合榆板截夸面的0.2杜%。当板君上开洞慕较大时搅，应在衰洞口周截围附加横钢筋。禁附加钢太筋不少心于被削乘弱部分泡的面积巷。6.为了防腥止混凝董土收缩键及温度茧影响,锡也为了套分布荷握载,混凝土撒内应配浸分布钢炸筋网,其设砌置满抢足混的凝土话结构晃设计耳规范影的要沃求.7.沿墙的留四周及否角部,板伸期入墙内等,可按畜混凝土垫规范配音置板顶腿面的附勇加钢筋革.28图那组合谊板的腥支承霞要求29图组闹合板与膛支座连公接栓钉图籍压独型钢吃板端指部的险横向接钢筋303.虏9兽组合膊板的梳有限串元分蚕析一.有滔限元概偿述1.由于舱压型爸钢板杂一混厅凝土垒组合铜楼板激是由两种不薯同性质斜的材料—混途凝土奋和钢猎板组合而成的场,因此异它的性锡能明显怪地依赖搁于这两测种材料疫的性能厚,特别柳是在非母线性阶锤段。2.混凝土县和钢板懂本身的易各种非令线性性腔能,都妥不同程袍度地在帐这种组栏合结构流中反映畅出来。3.在用竿传统脾的解析方躺法分析挨钢一低混凝谅土组届合结慈构的论非线单性问联题时只能仅解决羊一些叉非常抢简单贫的构境件或脸结构的计屈算,吹对于沉大量是的组周合结畏构的润分析特问题慰,只铁能用数值分涝析方法解决民。有限元剪法作为些一个众强有次力的晕数值冠分析违工具艳,在趣对结太构的情非线混性分笔析中言发挥竟了越受来越捉大的它作用眠。314.用有限毒元法对钢排一混港凝土晃组合妈结构站进行疑分析朴时,头可以胸在计握算模蛋型中分别反相映混凝藏上和就钢筋蛇材料酬的非线桐性特喇性;可屯以用色特殊孙的单元兵模拟两者之缘瑞间的组汇合作用;可计以在涌一定置程度伴上模拟节点的觉构造和勇边界条霞件;可释以提射供大滑量的结构您反应信息纳,如申应力扎,变形的祖全过程,结构俊开裂以押后的各迫种状态粉;借助先进的计算卧机图止形显掀示技术,末还可以直观地看到吴结构受井荷后从叶弹性变殃形到开竟裂、破毅坏的全过泰程,为进行舅合理的这设计提供钟形象括的依抚据.32有限郊元法朽是一敬种离血散化恼的数会值方浩法。离散后揪的单元漫与单元鞋间通过胡节点相羞联系,会所有力梅和位移截都通过愿节点进溉行计算涉。对每虏个单托元,耻选取穷适当形的插库值函系数,使港得该西函数耻在子垫域内闸部、阁子域归分界嚼面上香(内戴部边庄界)抚以及苍子域病与外贯界分奋界面辈(外厕部边神界)拼上都满足千一定颠的条犹件。然后疾把所有单元种的方稳程组鸣合起浴来,就皮得到兄了整星个结娘构的蒙方程慕。求进解该尸方程葬组,剥就可房诚以得筛到结听构的近似息解。6.有限恩元法波的一抵个突出优谱点就是能扑够有效舒地考虑捡结构的劫复杂性扣,如边饶界条件晒变化、获构件刚内度变化桶、材料滩属性变谊化、温这度变化包等,它繁还可以考虑复各种串参数变化提时产葬生的饶影响证,允瞒许进怖行参查数分仪析计末算,使分析鞋更符合富实际。337.有限元清模拟分执析实际颈上就是菜对实际见结构的合理榴简化然后表进行数值分支析,其成龙功与堂否主匙要取断决于扣以下慕几方观面的盖工作唯:（1韵）单元伶类型的选取(2脆)线袄性材煮料的本构关努系(3袜)各渐种单霸元之愿间的协调(4)各载荷的铜施加（5）犬非线性卫求解34二.泛单元数类型对压型导钢板一泼混凝土芳组合楼棍板的建推模,A该NSY膨S中提供贩的多层壳青单元,忽殿略压框型钢嫂板与叹混凝距土之贩间的则滑移顿.三.沈材料微特性本构关深系所基制于的理论或模型主要形有:扩弹性孤理论游、非失线性详弹性星理论袋、弹俭塑性界理论己、粘链弹性乏理论栏、粘洽塑性庭理论目、断故裂力糠学理务论、换损伤甩力学货理论角、内旗时理断论等岛。虑到钢象一混凝笑土组合兰结构的高特点及辆计算分耕析的方俭便,在钢一淘混凝土扭组合结阁构非线以性有限许元分析摘中应用础较多的植是非线性妨弹性理杯论和弹厉塑性理糠论。35四.日压型云钢板彩材料政特性对于压神型钢板板来说,婚由于平摇板被压嘉成凹凸盲肋,这找样就使甩得板的绢两个方塑向的弹畏性模量耽和泊松锋比有很拉大的差与异:顺肋撑方向刮具有葬一定执的抗舱弯能饼力,轰而垂坛直于娃肋的轿方向除上抗尺弯能耍力较牲差。因此,饰压型钢尺板的本构戏关系采用统,可以在三用个方虚向定正义不既同的哥双折思线应桥力一以应变岂关系雪以及救不同布的拉贯伸、工压缩朱和剪秒切特炮性。五.逆有限闪元模椒型的鸣建立对压匹型钢帝板一郑混凝仅土组叛合楼痕板的礼建模淋,可忧采用实体拢模型。在组合斜楼层盖中,副组合才板通牧常可绢以按笋简支朽板设腿计,为便于淋阐述,任下面就待简支组腰合板来什介绍有没限元模族型的建亩立。以完全剪沫力连接惩组合板为例：36六.均完全楼剪力划连接差组合仙板的司建模胳—模画型1.压功型钢板罢的等效压型晶钢板等价为正交超各向异过性平板绳的等价颈条件是:皆在板仇边缘螺施加水平失力时,压疤型钢板陆产生的冤位移和闷变形与混平板产史生的位移与傅变形相仆等,且具赢有相同宁的尺讽寸和左厚度罪。37式中寺分丛别为局吐部坐标柜系：继轴奖方向的顶等效弹邮性模量饱;毁是月因y向火的应变凡而导致帝向应变列的泊松或比,浊是。敞是与升垂直喂的y向帜的泊松锋比;微是等毁效剪切殖模量,税如图3盈.7所专示。这粒5个量毛中只有茂4个是典独立的蹄,它们陵之间存冰在着关剩系式.根据基钻本材料现的弹性浇模量及押压型钢占板的断卖面几何悄参数,可利用等浮价条件苏可以得迹到：3839图3孟.7喂等价广各向魄异性恐板的熄两个田方向图3清.8托矩形沿波压秘型钢盾板剪眉切变娱形及丝式几何哀尺寸式中b知的值要叫通过等效众原则来确沿定,匙即压型春钢板总的惯姿性矩愉与矩内形板纱的惯少性矩相等际的原晶则来确花定,茫取计侦算结资果中喉的较大值桨。402.隆压型巾钢板炒-混课凝土暂组合棉截面壳体沙单元临SH灶EL板L9供1非线阶性多蓄层壳石单元谊SH推EL秧L9厘1是阴一个罩8节灰点的普壳单倡元,循每个筒节点滨有六冒个自恒由度刑:沿茄节点建坐标盈系的纽奉x,耽y,浮z方串向平授动,除绕节乐点坐柱标系功的x刺,y内,z挣方向象转动犬。该扯单元址用于景分层鸭壳模假型或叠者用比来模真拟厚脸的夹溉层结役构,尿最多担可定名义1吐00秤个不普同的抢层,尊并具沾有塑稠性功闲能。衫该单届元的蠢几何双形状牧、节着点位策置以晴及局暑部坐争标系乎如右厨图所黄示。41423.乞10瓣组合葬板研付究的塔热点谷和难抬点问悟题目前除,国谱内外晴常用喷的压擦型钢佳板形狐式有姥许多崭种,丘在与输混凝脂土组绕合时君,混伴凝土讯板的芽厚度厚、强网度也叼有很背多选窃择。贵不同应形式衰的压呀型钢台板一米混凝菌土组张合楼启板的戴承载啦力是没不一贡样的垃,但在选黄用压辜型钢略板形洲式时匙,往兄往以尺加工悬方便币为首共要因偿素,霉而忽略巧了对峰承载熔力的旱有利雷影响。因此红,分析比乘较各个坑因素对组合颗板承嚷载力的影闲响,吵为工茎程上他组合悬板各晚参数沉的选连择提缓供理蛙论依扛据是荒很有申必要鬼的。到目疫前为饼止,鄙各国勤规范要都规拖定,慎压型辩钢板蜻一