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1、第7章 钢与混凝土组合楼盖,确定楼盖结构应考虑以下要求,1）保证楼盖有足够的整体刚度。 2）减轻结构的自重，减小结构层的高度 3）有利于现场安装方便及快速施工。 4）较好的防火、隔声性能，并便于管线的铺设。,组合形式 组合楼板的设计要求 组合梁的设计要求,组合形式,组合楼板和非组合楼板 非组合楼板中的压型钢板仅用作永久性模板，不考虑与混凝土共同工作。在设计中，只承受施工荷载和湿混凝土的重量。当混凝土达到设计强度后，按单向密肋板计算，承受全部荷载，与普通钢筋混凝土板一样。 组合楼板中的压型钢板不仅用作永久性模板，而且作为混凝土板下部的受拉钢筋，与混凝土共同工作。,压型钢板组合楼板断面,注意搁置方
2、向,压型钢板与混凝土板之间的粘结,1）依靠压型钢板的纵向波槽 2）依靠压型钢板上的压痕、开的小洞或冲成的不闭合孔眼、加肋的压型钢板 3）依靠压型钢板上焊接的横向钢筋 4）在任何情况下，均应设置端部锚固件（栓钉）（见图1）。,back,back,组合楼板的设计要求,1一般规定 2组合楼板设计 3组合楼板构造要求,back,一般规定,压型钢板一般由厚0.751.0mm的镀锌薄板成型，长度宜为812m 压型钢板表面的油污应清除，避免长期暴露而生锈 有较严重的腐蚀情况，不宜采用压型钢板组合楼盖体系 各块压型钢板之间，应用接缝紧固件将其连成整体，接缝紧固件的间距不应大于500mm。 压型钢板的钢材牌号Q
3、215、Q235 在组合楼板的设计中，应进行施工阶段和使用阶段的验算。,组合楼板在施工阶段，压型钢板作为浇注混凝土的模板，此时，应考虑的荷载有： 永久荷载：压型钢板、钢筋和湿混凝土的自重； 可变荷载：施工荷载和附加荷载 组合楼板使用阶段的荷载应为全部的永久荷载和可变荷载。,当组合楼板上作用有局部荷载时，其有效工作宽度（见图2）根据抗弯计算和抗剪计算、以及板支承形式不同来计算。,back,组合楼板计算,施工阶段 强度验算 挠度验算 使用阶段 强度验算 挠度验算 裂缝验算 自振频率验算,back,施工阶段验算,应对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形的验算。此时，应采用弹性分析方法计算。强边
4、（顺肋）方向的正、负弯矩和挠度按单向板计算，弱边（垂直于肋)方向不计算。,back,强度验算,压型钢板在施工阶段的受弯承载力,压型钢板一个波宽的截面模量，取受压边与受拉边的较小值,back,挠度验算,压型钢板在施工阶段根据下料后的实际布板情况，按单向单跨简支板或两跨连续板验算：,单跨简支板 ,两跨连续板 ,back,使用阶段验算,应对组合楼板进行强度和变形的验算。 当压型钢板上的混凝土厚度为50100mm时，强边（顺肋）方向的正弯矩和挠度按简支单向板计算；强边（顺肋）方向的负弯矩按固端板取值；弱边方向不计算。 当压型钢板上的混凝土厚度大于100mm时，组合板的挠度应按强边（顺肋）方向的简支单向
5、板计算；强度计算应按下列规定：,当 时，应按双向板计算； 当 或 时，应按单向板计算,back,强度验算,弯曲强度计算 斜截面抗剪承载力计算 局部荷载作用下冲切承载力验算,back,弯曲强度,计算假定： 正截面抗弯承载力应按塑性设计，假定截面受拉区和受压区的材料均达到强度设计值 考虑到作为受拉钢筋的压型钢板没有混凝土保护层厚度，中和轴附近材料强度发挥不够充分等原因，对压型钢板钢材强度设计值f与混凝土的抗压强度设计值fc，均应乘以折减系数0.8 忽略混凝土的抗拉作用 混凝土与压型钢板始终保持共同作用，其界面滑移很小,M,M,对于压型钢板楼板的负弯矩配筋计算，无论是否考虑其组合作用，统一按T形截面
6、梁进行计算。,back,斜截面抗剪承载力计算,back,局部荷载作用下冲切承载力验算,临界周界,加荷面积,back,挠度验算,不论其支承情况如何，均按简支单向板计算沿强边（顺肋）方向的挠度，按结构力学的公式计算，按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算，所得挠度不应大于跨度的 1/360。截面刚度可采用等效刚度，即将两种材料换算成单质的截面刚度进行计算。,back,裂缝验算,应对组合楼板负弯矩部位进行混凝土裂缝宽度验算，可忽略压型钢板的作用，即按混凝土板和负钢筋计算，按楼板所处的环境类别，确定裂缝控制等级，满足现行混凝土结构设计规范GB500102002中楼板最大裂缝宽度限值的要求。
7、,back,自振频率验算,组合楼板的振动舒适度，应通过验算楼板的自振频率，使其不小于15Hz来控制（低于12Hz 时产生振动的可能性较大）所以，组合楼板的自振频率按下式进行估算：,永久荷载产生的挠度 k支承条件系数：两端简支为0.178； 一端简支一端固定为0.177 两端固定为0.175,back,组合楼板构造要求,1、在组合板端部设置栓钉锚固件。栓钉的位置在端支座的压型钢板凹肋处，穿透压型钢板并将栓钉、钢板均焊牢在钢梁上。栓钉的直径按下列规定采用： 跨度小于3m的板，栓钉直径宜为13mm或16mm； 跨度在3m6m的板，栓钉直径宜为16mm或19mm； 跨度大于6m的板，栓钉直径宜为19m
8、m。,2、组合板中压型钢板应采用镀锌钢板，其镀锌层厚度尚应满足在使用期间不致锈蚀的要求。 3、用于组合板的压型钢板净厚度（不包括镀锌层和饰面层厚度）不应小于0.75 mm；仅作模板的压型钢板厚度不应小于0.5mm，浇注混凝土的波槽平均宽度不应小于50mm；当在槽内设置栓钉锚固件时，压型钢板总高度不应大于80mm。 4、组合板的总厚度不应小于90mm；压型钢板顶面以上混凝土厚度不应小于50mm；此外，尚应满足楼板防火保护层厚度的要求。,5、组合板中的压型钢板在钢梁上的支承长度，不应小于50mm； 6、组合板在下列情况之一时应配置钢筋： 为组合板提供储备承载力的附加抗拉钢筋； 在连续组合板或悬臂组
9、合板的负弯矩区配置连续钢筋； 在集中荷载区段和孔洞周围配置分布钢筋； 改善防火效果的受拉钢筋； 在压型钢板上翼缘焊接横向钢筋，应配置在剪跨区段内，其间距为150300mm。 7、连续组合板在中间支座负弯矩区的上部纵向钢筋，应伸过梁的反弯点，并应满足锚固长度且设置弯钩；下部纵向钢筋在支座处应连续配置，不得中断。,8、组合板在集中荷载作用下，应设置横向钢筋，钢筋的截面面积不应小于压型钢板顶面以上混凝土板截面面积的0.2%，其延伸宽度不应小于组合板的有效工作宽度。 9、当连续组合板按简支板设计时，在中间支座处上部抗裂钢筋的截面面积不应小于混凝土截面面积的0.2%，抗裂钢筋从支座边缘算起的长度，不应小
10、于跨度的1/6，且应与不少于5支分布钢筋相交。抗裂钢筋最小直径为4mm，最大间距为150mm。顺肋方向钢筋保护层厚度宜为20mm。与抗裂钢筋垂直的分布钢筋直径，不应小于抗裂钢筋直径的2/3，其间距不应大于抗裂钢筋间距的1.5倍。,10、压型钢板的表面处理。压型钢板支承在钢梁上时，在其支承长度范围内应涂防锈漆，其厚度不宜超过50m。压型钢板板肋与钢梁平行时，钢梁上翼缘表面不应涂防锈漆，以使钢梁表面与混凝土之间有良好的结合。压型钢板端部的栓钉部位宜进行适当的除锌处理，以提高栓钉的焊接质量。,back,组合梁的设计要求,组合梁是指压型钢板组合楼板和钢梁之间通过抗剪连接件而构成整体、共同受力的梁。,组
11、合梁的形式及工作原理 组合梁设计的基本原则 组合梁设计 组合梁构造要求,back,组合梁的形式及工作原理,在竖向荷载作用下，混凝土翼板与钢梁发生弯曲变形，在接触面之间发生相对滑移，各自承担一部分弯矩，当混凝土翼板与钢梁之间通过一定数量的抗剪连接件紧密结合时，由于抗剪件的阻碍作用，接触面之间不会发生相对滑移。在竖向荷载作用下，接触面之间的剪力全部由抗剪连接件承担，混凝土翼板和钢梁就像一个整体一样共同工作，具有一个中和轴的组合截面，共同承受竖向荷载所产生的截面弯矩。,钢梁,板托,抗剪连接件,混凝土翼板,back,组合梁设计的基本原则,1、组合梁分简支组合梁和连续组合梁，其内力分析方法有弹性分析法和
12、塑性分析法。 2、组合梁的承载能力采用弹性分析法计算时，假定钢梁和混凝土都是理想的弹塑性体，计算时将混凝土的截面换算成钢截面。,3、组合梁的承载能力采用塑性分析法时，假定钢材和混凝土全部达到塑性应力状态，截面正应力分布类似钢筋混凝土梁，而剪力则假定全部由钢梁承担。组合梁受弯时，当塑性中和轴在混凝土翼板内时，钢梁将全部受拉，此时对钢梁板件的宽厚比无理论上的要求，仅考虑施工或其它原因，可按弹性设计的规定取值。当塑性中和轴在钢梁截面内时，钢梁将随同组合梁绕中和轴形成塑性铰，此时为保证钢梁的塑性性能的充分发挥，钢梁板件应满足塑性设计时对钢梁板件的要求。,4、组合梁正常使用极限状态下的挠度计算采用弹性理
13、论进行计算。 5、在强度计算和变形计算中，为简化计算，常将板托截面忽略不计。 6、组合梁计算时不考虑受拉混凝土的作用，但梁截面按弹性理论分析时，当中和轴位于混凝土翼板内且受拉区较浅时，为简化计算，不考虑中和轴以下开裂混凝土的影响，即按翼板混凝土的全截面计算。 7、组合梁中钢筋混凝土翼板按现行的混凝土结构设计规范GB500102002设计，并满足现行的混凝土结构工程施工及验收规范的要求。,8、组合梁材料强度设计值的取值： 混凝土翼板：不论弹性分析还是塑性分析，均采用现行的混凝土结构设计规范GB500102002所规定的材料强度设计值。 钢梁：按现行的钢结构设计规范GB500172003所规定的材
14、料强度设计值取值；,9、进行组合梁计算时，由于剪力滞后效应，仅钢梁附近一定宽度范围内的混凝土板能有效的参与组合梁的工作。,10、组合梁设计还与施工条件有关。 对施工时钢梁下无临时支承的组合梁，应分两个阶段进行计算。 第一阶段：在混凝土翼板强度达到75%以前，组合梁自重及其上全部施工荷载仅由钢梁独立承担。 第二阶段：在混凝土翼板强度达到75%以后所增加的荷载全部由组合梁承受。 当组合梁按弹性理论分析时，其挠度和强度的计算应将第一阶段和第二阶段计算所得的挠度值和应力值相叠加； 当组合梁按塑性理论分析时，其强度的计算不分阶段，按照组合梁一次承受全部荷载的情况进行计算。 对施工时钢梁下设有临时支承的组
15、合梁，组合梁均按一次承受全部荷载的情况进行挠度和承载力的验算，对钢梁在施工时的强度和稳定仍应进行验算。,back,组合梁设计,基本假定 施工阶段的验算 使用阶段的验算,back,基本假定,1）钢梁与混凝土翼板之间有可靠连接，能充分发挥组合截面的抗弯能力。 2）可按简单塑性理论形成塑性铰的假定来计算组合梁的抗弯承载力。位于塑性中和轴一侧的受拉混凝土，因为开裂而退出工作；板托部分亦可忽略，而混凝土受压区假定为均匀受压，并达到弯曲抗压强度设计值。根据塑性中和轴的位置，钢梁可能全部受拉或部分受拉，但都假定为均匀受力，并达到钢材的塑性强度设计值。,3）假定剪力全部由钢梁承担，并按塑性设计进行验算，此时可
16、忽略剪力对组合梁抗弯承载力的影响。 4）当塑性中和轴在钢梁腹板内时，钢梁各板件的宽厚比应满足塑性设计的要求。 5）忽略钢筋混凝土翼板受压区钢筋的作用。 6）组合梁不存在应力叠加问题，在计算组合梁的最终承载力时，不考虑施工过程有无支承情况，也不考虑混凝土的徐变、收缩及温度作用的影响。在计算施工时钢梁的承载力以及组合梁的挠度时仍按弹性方法分析。,back,组合梁在施工阶段的验算,在混凝土强度达到75%以前的施工阶段，组合梁中钢梁承受钢梁自重、现浇混凝土板重及施工荷载,强度验算 整体稳定性验算 局部稳定验算 挠度验算,back,强度验算, , ,当梁端有截面削弱时，尚应按下式进行梁端净截面抗剪强度的验算 ,back,整体稳定性验算,施工阶段钢梁的受压翼缘通过设置刚性铺板或侧向支承来保证其整体稳定性。 对于受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过表5-3的数值
