压型钢板—混凝土组合板受力性能论

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1、压型钢板—混凝土组合板受力性能论文【摘要】组合板施工速度快，节省净空，特别是与组合梁一起使用，经济效益明显，在当前的工程实际中应用很多，但有关组合板的设计及施工并没有形成完整的标准，工程中很少考虑压型钢板与混凝土之间的组合作用，这无疑造成了材料的浪费，增加了投资，而且由于布筋，也浪费了施工时间。国外已有压型钢板-混凝土组合板的相关设计准则，可以借鉴采用。随着科学技术的发展，新型压型钢板不断出现，并且性能越来越好，应用将越来越广泛。前言压型钢板-混凝土组合板是在压型钢板上现浇混凝土，且配置适量的钢筋所构成

2、的板，是压型钢板与混凝土组合成整体而共同工作的受力构件。压型钢板-混凝土组合板作为一种新型结构形式，其主要优势在于此类板不仅具有良好的结构性能和合理的施工顺序，而且与其他板（如混凝土板、叠合板）相比，具有刚度大、抗震和抗疲劳性能好、安全可靠、施工操作方便、有利于缩短工期，以及良好综合经济效益等诸多优点.为了提高材料的使用效率，广大科研工作者对压型钢板-混凝土组合板进行了大量的理论研究和技术应用，并取得了较好的社会效益和经济效益。然而在钢结构规范中并没有直接关于压型钢板-混凝土组合板的相关内容，这样以来对

3、压型钢板-混凝土组合板的受力特点和构造要求的研究和讨论就显得很有必要了。1.组合板截面形式一般压型钢板厚约0.7～1.4mm，板高约75～200mm，大部分按单向板设计，其与混凝土的组合作用发挥了钢板抗拉及混凝土抗压的优点，对截面刚度提高作用也很大。目前压型钢板与混凝土组合板的截面形式大致有开口型和闭口型两种。在开口型截面中，压型板可按其翼缘大小分为两类：翼缘上大下小，俗称正扣，上小下大，俗称反扣。闭口型则可以发展为缩口型。2.组合板的破坏模式压型钢板与混凝土之间的组合效应主要依靠它们之间的粘结效应产生

4、的沿板受力方向的纵向抗剪强度来实现。在不同截面及受力状态下，组合板的破坏可能有三种主要模式。（1）弯曲破坏。组合板在达到抗弯承载力极限时，纵向抗剪承载力依然满足，表现为抗弯承载力不足。这种破坏模式与一般钢筋混凝土受弯构件的适筋梁类似。（2）纵向剪切破坏。欧洲规范4（Eurocode4）中关于组合板的承载力控制即以此破坏为基础。其破坏特征是：首先在靠近支座附近的集中荷载处的混凝土出现斜裂缝，混凝土和压型钢板开始垂直向分离，随即压型钢板和混凝土之间丧失剪切粘结力，并产生相对滑移。由于滑移的产生，楼板变形非线

5、性增加，构件立即丧失承载力。一般情况下，当组合楼板弯曲破坏时，它的端部滑移极其微小。因此，压型钢板端部是否发生滑移，是区别弯曲或纵向水平剪切粘结破坏模式的主要标志。（3）垂直剪切破坏。这种破坏一般只有在板的跨高比较小，而荷载又很大的时候才出现。表现为支座处混凝土垂直剪切破坏。组合板的受力性能大致可分为三个阶段[1]。第一阶段：组合板在受力后，混凝土受拉区并没有拉裂，截面为无裂缝组合断面，弯曲应力与承载能力成一定比例，并与钢板、混凝土弹性模量有关，此时其纵向粘结应力一般可保证混凝土与钢板完全协同工作，可按

6、下式计算截面剪应力：3.组合板的抗弯承载力计算组合板正截面抗弯承载力应按塑性设计方法计算，此时，假定截面受拉区和受压区的材料均达到强度设计值[2]。考虑到压型钢板没有保护层以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板强度设计值和混凝土的轴心抗压强度设计值均应乘以折减系数0.8[3]。压型钢板与混凝土的组合板的抗弯承载力计算与一般的钢筋混凝土受弯构件类似，分为以下两种情况：（1）塑性中和轴在压型钢板顶部混凝土截面内，见图1（a），此时，由力平衡条件得：组合板的抗弯承载力按下式计算：其中：表示组合板正截

7、面的抗弯承载力；表示混凝土轴心抗压强度；表示压型钢板的抗拉强度设计值；表示受拉钢筋抗拉强度的设计值；表示受拉钢筋的截面积；表示受压区混凝土矩形应力图应力值与混凝土轴心受压强度的比值；表示压型钢板的波距；表示组合板的高度；表示组合板的受压高度；表示一个波距内的压型钢板的截面积；表示受拉钢筋至压型钢板底边的距离；表示受拉区压型钢板合力至受压混凝土应力合力的距离。（2）塑性中和轴在压型钢板内见图1（b），此时，由力平衡条件得：采用混凝土结构设计的截面应力假定，抗弯承载力可按下式计算：其中：表示中和轴以上压型钢

8、板波距内的截面积；表示受拉区压型钢板合力至受压混凝土应力合力的距离；表示受拉区压型钢板合力至受压钢板应力合力的距离。4.组合板抗弯承载力影响因素的分析根据上述对压型钢板组合楼板的计算方法，针对组合板的截面高度、混凝土的强度等级、组合板的含钢率、压型钢板的高度四方面，来分析组合板的抗弯承载力。4.1组合板的截面高度的影响分别取h为140mm，150mm，160mm和170mm，计算组合板的抗弯承载力，组合板的高度与抗弯承载力的关系通过计算可知