组合结构理论：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。74)秒刚坐度大坦，自醋重轻问。5)身便屠于敷意设通讨信、泡电力粘、采亮暖等念管线麻。6)划便乞于立欠体作若业，迅加快数施工偷进度配，缩弊短工致期。7)江可往直接莫做顶腾棚。8)市减祝小了茎发生约火灾骨的可赵能性庭。83.切2压渠型钢雄板-烦混凝霞土组刚合楼聋板的精类型书有：1、在压伙型钢删板上辈设置绢压痕贸，以为增加宝叠合另面上午的机冶械粘姿结，算如图（a仇)2、改变抛压型棍钢板续截面夺形式支，以祥增加犹叠合偿面上闭的摩定擦粘执结，取如图（b得)3、在压也型钢救板上申翼缘死焊接娃横向去钢筋妨，如昆图（c兼)4、在压插型钢警板端流部设丑置栓枪钉连像接件交，以释增加膏柱和鹿板端歼部锚上固，恨如图（d伯)9103.匹3压型柱钢板桂的形胖式及番截面升特征3.戚3.铸1崖压刊型钢辅板的硬形式扑：(1蒸)闭针口形佣槽口绞的压默型钢槽板(蜡图3挺.1锐a)(2鲜)轧辜齿槽福或开熔小孔貌的压情型钢携板嫂(图智3.赴1b芬)(3拍)加麻焊钢蝇筋的镰压型家钢板滨(图屿3.仍1c洪)图3明.1113.乞3.诱2压型勤钢板奏的截爷面特允征1.受压苹翼缘风的有庄效计煌算宽短度在与买腹板甩交接债处应罢力最命大，衡距腹络板愈沾远，教应力血愈小议，呈宁曲线吉递减锯。实土用上符常把重翼缘向的应乳力分辆布简恢化成董在有购效宽活度上徐的均绕布分择布。曲可近扯似取铜，暴t为皱压型协钢板岛板厚餐。2对压水型钢昼板的占要求压型污钢板云的厚朝度一考般不巧应小鸦于0眨.7记5m悼m。为便守于浇禽灌混喝凝土线，要犁求压印型钢萍板的挨平均竞槽宽触不小岔于5港0m似m。耗当在赵槽内幸设置犹带头柱栓钉膨时，摩压型晓钢板匀的总那高，固包括歼刻痕场在内蠢不应鬼大于击80氧mm敬.123.皆4.组合剑板的抛破坏科模式（见图窝3.准4）1.弯曲池破坏（沿碌1-帝1）当组诵合板脊中含忧钢量燥适当衔时，萍破坏案是从态受拉域区压载型钢郑板及绑受拉雁钢筋废开始金，及剩受拉机钢板释及钢矛筋首箭先屈菜服，寸板的圾变形切裂缝父迅速宿发展粉，受艺压区叫不断锈减小拥，最狠后由橡于混络凝土张被压退碎而葬告破根坏。已通常伤应以胖含钢皆率或x值控召制。2.纵向者水平施剪切葬粘结叼破坏（沿裕2-核2）13主要况由于尺混凝耽土与性压型牌钢板阔的界拉面抗苏剪切跪滑移涝强度脚不够祥，使房诚两界虽面成概为组搁合板淋薄弱绪环节搬。破坏孙特征：首勾先在赌靠近愧支座斑附近创的集爷中荷狗载处破混凝冤土出搭现斜破裂缝痕，混镇凝土弄与压尽型钢弦板开润始发壤生垂银直分个离，仍随即鞭压型垄钢板叉与混秀凝土度丧失诊抗剪削切粘蛙结能饰力，娘产生佳较大太的纵稀向滑俯移。3.窄斜捧截面勒的剪览切破毛坏（沿船3-扁3）这种毛破坏丸一般蚀发生网在当维组合勿板的粥高跨颠比很并大、茫荷载宿比较晋大、喷尤其小是在励集中悼荷载五作用转时，现发生恳支座因最大变剪力蠢处沿险斜截汇面剪划切破深坏。14图3暮.4偿组落合板亲破坏魂模式153.为5组舱合楼访板设鉴计计布算：1、苦正截熊面承私载力民计算当塑薯性中蝴和轴级在压断型钢矿板上榴翼缘字以上柔的混停凝土跪内，即升时：16式中瓜：—组掌合板窜受压书区高掉度，军当堪时症，取呜；—组蹄合板冬的有舍效高吴度，并即从板压型烛钢板惹重心重至混李凝土花受压边缘旁的距烫离；—压尊型钢父板截臭面应粮力合津力至拨混凝棵土受挠压区妨截面技应力边合力的距偿离；—压丧型钢挥板肋兆间距盲；—单剩位宽档度内筹压型烤钢板茄的截返面面享积；—混巴凝土接的抗用压强行度设咱计值斜。当塑匙性中彻和轴豆在压醉型钢厅板内检，即痕时：17由由式中田：—塑性填中和厉轴以星上的恨压型所钢板催面积查；18—压润型钢福板受捐拉区脊截面童拉应调力合服力至那受压法区混睁凝土年板截礼面压应力撒合力室的距拍离；—压误型钢蓬板受彩拉区箱截面神拉应稻力合锡力至电压型侵钢板廉截面闲压应垃力合涛力冬的距柔离；2、斜截欠面承禾载力厚计算组合检板斜液截面拔抗剪升承载拘力应盯满足洲下式盒要求带：式中素：—组便合板蓝一个饶波距岭内斜亡截面胶最大夏剪应今力设尖计值顶；—混蛛凝土紫的抗添拉强阻度设忘计值静。193、民纵向梳抗剪老承载绕力计枣算式中龄：—组争合板惊的简缩慧跨（圆mm彻)，溪一般骂可取Lv=M伞/N源，对均谈布荷刃载下的板净可取隆为板获垮的杰1/斯4；—组窜合板吼的平给均肋弯宽；—压色型钢蠢板的丑厚度炭（m颜m)贪；—组养合板枝的抗桨剪承括载力市（k积N/车m)鸡；—组健合板允的纵兼向剪尺力设练计（赚kN贤/m袖)；—剪律力粘宝结系定数，钟由实出验确馋定，啄可参溉考下灶列数思值：20、、、组合扛板在颗达到蒸抗弯奏承载膛力极蹈限状潮态时施，纵村向剪薪力设毙计值伤为：4、呜受冲鸟切承跳载力箭计算组合椅板在谨集中逆荷载从作用吴下的秀冲切假力为V1，应境满足表下式妄要求撇：式中袜：—临汁界周疏界长近度，馅如下锋图。—压威型钢撒板顶高面以斩上的驴混凝证土计救算厚步度。213.闯6组合崭板的白计算酒方法案和原剪则1．滋施工锁阶段压型盼钢板熔作为嘉浇筑黎混凝兔土的揪模板饮，采驱用弹性筛方法计算你。强腔边（迁顺肋谎）方蛾向的屋正、虏负弯册矩和落挠度矩应按赵单向棉板计购算，匀弱边府（垂榴直肋欢）方盐向不启计算屡。施工漂活荷违载一辅般按等效鉴均布梢荷载，根葡据施问工实然际情饰况确俯定，继但应造不小苹于1库.5满kN摧/m结2。考虑继到未离和混屠凝土爸“组纵合”部前，思压型服钢板都刚度体较小讲，变仿形较六大，跪因此柱混凝龄土体缴积可筐能超长过图沾纸所悬标的蒸标准副体积染，因送此将混凝傲土自赛重乘扭以1搬.1贱的系番数222．调使用惩阶段（1留）实缺用设迈计法当压省型钢冲板顶锻面以叮上的伶混凝壮土厚阀度为历50污mm园至1幻玉00形mm拘时，尸组合察板强边（顺出肋）真方向醋的正弯判矩和锄挠度，按勾承受幼全部称荷载挺的简支表单向在板计算另，强边方向负弯走矩按抬固端述板取财值，不伍考虑鞋弱边丢（垂贿直肋瓦）方晃向的固正、仔负弯酿矩。23（2丢）双怎向组启合板①周边裂支承怜条件当双补向组帝合板寸的跨宜度大酷致相赚等，绢且相因邻跨独是连球续时评，板妻的周科边可视蚀为固纷定边。当锹组合鸟板相辛邻跨痒度相苹差较刺大，需或压很型钢妖板以微上的绑混凝矿土板葬不连廉续时继，应秘将板给的周型边视为闻简支怕边。②各向豪异性脱双向攻板对于驼各向盟异性骡双向础板的祝弯矩霸，可壤将板菜形状吩按有填效边掏长比慢加以修正后视岩作各径向同厅性板况的弯循矩。陆强边歉方向牛的弯熟矩，哗取等奖于弱站边方岔向跨烘度乘胁以系器数后果所得斯各向造同性邪板在昌短边佳方向中的弯旬矩；北弱边率方向煌的弯耻矩，塌取等河于强楼边方决向跨私度乘睡以系物数后敬所得隶各向难同性惠板在有长边袄方向德的弯犯矩。24③四边士支承错双向踢板强边悼（顺沿肋）铅方向竟按组魄合板臂设计铜，弱队边（系垂直共肋）掉方向穴，仅姓取压碌型钢宿板上已翼缘悄以上续的混爹凝土冒板进番行设揪计。（3猜）连厘续组雕合板对于纤连续形组合遥板，验当采习用弹性榆方法进行怨内力记分析灰时，顾若允普许支胀座混佣凝土陶开裂智，则吸可按介考虑风塑性内力化重分剂布的计粥算方践法，着中间房诚支座跨处的熔负弯纲矩可那适当圈地进兆行调扫幅。故支座括负弯闷矩降板低之子后，景跨中似正弯齐矩亦部相应控地增炕加，季即应络满足培静力堤平衡惕条件参。253.霜7网组危合板症的振帆动控反制组合详板的赵自振绸频率屠不能静过小访，否恭则容竭易受屋外力馆干扰奶而发叙生较烛大振鹅动，妖影响盯结构以的安岛全性惜和正桃常使苦用。板的化自振汪周期叔应满洋足：可按刮下列化近似鱼方法说计算刚自振解频率盲：(3拴.5怀0)(3镜.5票1)—由断永久霉荷载威产生粥的挠翻度（mm）。263.鬼8没构造阅要求1.压型耽钢板壮的板厚不小私于0.思75祖mm，一贿般为0.上75匹～2葱.5轧mm。2.组合夜板的全高不小株于90问mm,压养型钢晨板顶挽面至蹄组合尼板顶蔑面的色高度荒不小炸于50瘦mm沃.3.简支存组合令板的跨高亭比不大胳于25,连续击组合可板的跨稻高比刊不大孝于35。4.连续福板及咳悬臂晶板的负弯势矩区应按管计算苏配置利负钢洁筋,圆总量市不小叮于0.肾00细2bh0.275.在集道中荷险载或拾线性干荷载缘瑞作用柜下的旱组合坛板，击应在有效俭宽度be虽f的范创围内配暖置分陈布筋况，其挠总面勒积不哈少于殖组合辈板截赵面的0.臣2%。当城板上践开洞帖较大种时，舰应在壶洞口膨周围渠附加讯钢筋羞。附帆加钢探筋不肾少于厉被削滨弱部贡分的骑面积订。6.为了父防止贝混凝枣土收裤缩及忠温度匆影响戒,也结为了脚分布久荷载猾,混凝迁土内腔应配辨分布啄钢筋狂网,其设蚊置满纷足混符凝土厦结构议设计司规范池的要芦求.7.沿墙惕的四昌周及挎角部,板桌伸入傅墙内负,可暴按混彻凝土弊规范芦配置孔板顶劫面的站附加黎钢筋盒.28图残组合绪板的裂支承脑要求29图来组合提板与素支座柳连接布栓钉图粒压唤型钢监板端老部的略横向酒钢筋303.死9墨组合唐板的烘有限塘元分铸析一.双有限算元概疯述1.由于竟压型煌钢板铺一混宜凝土躲组合抵楼板夹是由两种继不同控性质漂的材婆料—混剑凝土爽和钢铁板组合而成踩的,派因此貌它的菌性能伞明显惊地依天赖于景这两网种材完料的负性能咸,特浅别是俩在非钻线性著阶段移。2.混凝跌土和痛钢板介本身输的各泰种非蔬线性梳性能垃,都联不同维程度享地在堵这种重组合粗结构征中反伙映出肥来。3.在用终传统隙的解析似方法分析迷钢一疑混凝组土组伙合结伶构的棉非线孝性问国题时只能抽解决当一些腹非常抛简单反的构怎件或朝结构的计脑算,仙对于侵大量践的组纱合结宵构的祖分析捡问题彩,只丧能用数值切分析紫方法解决虫。有限蔽元法作为吵一个轻强有售力的苏数值迁分析威工具虎,在导对结婚构的罪非线刘性分状析中碰发挥免了越假来越喊大的持作用傻。314.用有限里元法对钢粪一混轰凝土药组合应结构粉进行梯分析怎时,兴可以共在计饰算模狭型中分别鞠反映混凝扩上和颗钢筋倍材料躁的非线眼性特峡性;可曾以用疗特殊饱的单元护模拟两者逼之间雀的组甚合作惑用;可洒以在姐一定始程度白上模拟节点欲的构峰造和竟边界抱条件;可标以提喷供大患量的结构片反应信息草,如摄应力侵,变形蜘的全歇过程,结旁构开朵裂以滚后的缴各种郊状态抖;借助先进版的计算忧机图按形显撒示技术勉,还蝇可以直观地看方到结的构受景荷后欢从弹航性变覆形到崇开裂车、破螺坏的全过孝程,为进垃行合隙理的走设计提供咽形象精的依急据.32有限驾元法桨是一楼种离嗓散化部的数新值方恩法。离散哑后的遍单元酸与单雄元间叙通过碎节点布相联演系,群所有滨力和阿位移皱都通朋过节宁点进熔行计损算。对每程个单概元,窜选取院适当使的插箩值函离数,使浴得该骨函数芳在子贞域内嫌部、宣子域趁分界主面上绒(内哲部边荷界)色以及桶子域划与外党界分聋界面虑(外垃部边售界)晌上都满足咐一定俗的条禽件。然材后把桃所有单元湿的方旁程组绑合起蹦来,就陆得到哄了整佛个结淘构的咐方程器。求惜解该戴方程件组,茫就可岂以得片到结但构的近似恼解。6.有限逮元法势的一聚个突出难优点就是扶能够羡有效羡地考美虑结洞构的遣复杂吸性,构如边谊界条坟件变找化、肥构件明刚度赵变化伐、材骨料属电性变绒化、驳温度真变化劝等,项它还村可以考虑软各种勉参数变化抬时产融生的慢影响紫,允姜许进败行参六数分摊析计荣算,使分血析更所符合轰实际卧。337.有限农元模章拟分拔析实散际上怜就是交对实木际结便构的合理吊简化然后因进行数值薪分析,其成碗功与恳否主间要取执决于蝴以下按几方看面的暴工作今:（1滴）单元塑类型的选患取(2选)线传性材验料的本构责关系(3座)各蜜种单犬元之系间的协调(4芦)载食荷的映施加（5幅）非忙线性撕求解34二.粗单元虹类型对压康型钢采板一么混凝百土组凯合楼览板的骆建模饺,A坏NS绣YS中提桂供的多层呆壳单桂元,忽遣略压骆型钢序板与泄混凝雁土之箭间的油滑移既.三.开材料垮特性本构池关系倡所基齿于的理论陶模型主要侧有:咏弹性难理论超、非养线性仪弹性蛾理论疗、弹台塑性厅理论旧、粘携弹性朋理论耗、粘权塑性仍理论旺、断亿裂力捏学理音论、臂损伤半力学宣理论梳、内坡时理难论等窜。虑到区钢一丧混凝羽土组欣合结支构的堡特点踢及计宴算分端析的摧方便纺,在钢虎一混券凝土蹄组合听结构广非线删性有斗限元熊分析卫中应谋用较研多的虎是非线袄性弹留性理烈论和渐弹塑奋性理贼论。35四.巩压型碗钢板贼材料情特性对于赶压型族钢板托来说毫,由以于平夹板被乎压成及凹凸催肋,包这样蜜就使篇得板唉的两告个方级向的呜弹性戚模量想和泊优松比奇有很仙大的嗓差异龄:顺肋忽方向揪具有乱一定兔的抗黄弯能感力,法而垂连直于羊肋的暮方向祥上抗胶弯能桨力较讽差。因此看,压亮型钢抽板的本构属关系采用蠢,应可以在三当个方模向定冬义不净同的桑双折返线应题力一曲应变娘关系派以及夕不同绝的拉炒伸、先压缩专和剪厘切特磁性。五.富有限哪元模尖型的桌建立对压光型钢费板一栏混凝梁土组绘合楼格板的斯建模领,可堂采用实体态模型。在组合哭楼层摇中,活组合冶板通慈常可知以按雹简支弦板设偿计,为便牲于阐拖述,监下面棕就简胳支组胸合板惰来介出绍有狂限元搁模型膛的建钥立。迁以完全证剪力抚连接断组合爪板为例世：36六.碑完全陵剪力疗连接怖组合缝板的尤建模德—模警型1.耽压型徒钢板浪的等占效压型矩钢板等价为正竿交各激向异槽性平艺板的等价核条件是:框在板庆边缘庙施加水平虫力时,冶压型爽钢板奶产生惜的位腹移和匆变形忠与平牛板产繁生的位移息与变怖形相灿等,且就具有相同奥的尺冠寸和垂厚度答。37式中吉分别六为局显部坐糟标系京：冈轴沈方向草的等斩效弹瓶性模棵量;锅是棉因y薪向的雕应变而而导兄致盏向应瘦变的农泊松舰比,茫是盗。颜是保与段垂直能的y带向的追泊松习比;鹅是乔等效仔剪切炕模量寻,如赤图3堆.7仰所示社。这逢5个绪量中薯只有炎4个按是独绸立的捧,它除们之准间存输在着旗关系袋式.根据惯基本伤材料耽的弹我性模榆量及犹压型钉钢板暗的断友面几食何参胶数,嘴利用绣等价术条件塌可以搁得到羊：3839图3伸.7春等价布各向窝异性燥板的鼻两个兵方向图3储.8暗矩形松波压疫型钢激板剪浊切变匆形及鉴几何每尺寸式中肆b的冲值要生通过等效饭原则来确陷定,刚即压型樱钢板亩的惯唐性矩呆与矩梳形板创的惯棕性矩相等销的原寄则来确涛定,绩取计柳算结嚷果中哀的较大值捐。402.陕压型该钢板筒-混码凝土拾组合泪截面壳体骆单元飘SH吨EL湿L9旨1非线拦性多杰层壳尝单元奏SH乒EL袜L9投1是站一个茧8节穿点的讲壳单跳元,戏每个垒节点墨有六想个自鸦由度赶:沿胞节点狂坐标堪系的摔x,候y,头z方顾向平寒动,乡丰绕节株点坐如标系蛋的x使,y论,z庄方向恨转动妈。该务单元仔用于疮分层们壳模爷型或醋者用籍来模漆拟厚我的夹烟层结笋构,层最多朋可定迫义1弄00多个不松同的避层,斯并具栽有塑泥性功符能。乖该单慨元的现几何料形状浆、节拾点位菜置以杂及局魔部坐雪标系宴如右典图所蓄示。41423.庸10愈组合梁板研瞒究的严热点固和难疤点问扰题目前盗,国哪内外桐常用浙的压艘型钢检板形女式有灰许多务种,传在与坝混凝备土组蹦合时逢,混估凝土姓板的岗厚度栗、强吓度也盾有很挪多选疯择。虏不同虽形式矛的压猪型钢危板一虏混凝缝土组邻合楼叮板的犁承载轰力是蜘不一适样的暖,但在选刻用压核型钢榴板形肿式时献,往价往以爬加工往方便义为首排要因按素,卖而忽略黎了对驻承载焰力的匙有利叠影响。因晒此,分析荷比较识各个津因素貌对组合吼板承秩载力的影希响,复为工舞程上筛组合恐板各姻参数屋的选改择提