壓型鋼板的板型對組合樓板抗彎承載力的影響

李婷，戴素娟，馬樂陽，彭偉，王安學(xué)，徐春杰

（1.山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，山東　青島　266590；2.上海中建建筑設(shè)計院有限公司，上海　200122）

壓型鋼板的板型對組合樓板抗彎承載力的影響

李婷1，戴素娟1，馬樂陽2，彭偉1，王安學(xué)1，徐春杰1

（1.山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，山東青島266590；2.上海中建建筑設(shè)計院有限公司，上海200122）

在壓型鋼板-混凝土組合樓板的設(shè)計中，壓型鋼板的板型對組合樓板的承載能力具有重要的影響。文章結(jié)合實例，首先討論了用鋼量一定時，不同波形單波距壓型鋼板的抗彎承載力，得出開口型壓型鋼板的組合樓板承載力最高；然后探討了用鋼量相同時，不同波形壓型鋼板組成的單位寬度板的抗彎承載力，得出縮口性壓型鋼板的組合樓板承載力最高，為組合樓板設(shè)計中壓型鋼板的選用提供一定的參考。

壓型鋼板；組合樓板；不同板型；抗彎承載力

0　前言

壓型鋼板—混凝土組合樓板已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用到民用建筑、高層建筑、大跨建筑中，由于組合樓板能夠最大限度的利用鋼材受拉和混凝土受壓的優(yōu)點，具有承載力高、剛度大、抗震性好、施工快捷等諸多優(yōu)點，是有廣闊發(fā)展前景的一種樓板結(jié)構(gòu)形式。

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用壓型鋼板》（GB/T12755-2008）［1］中規(guī)定了一些標(biāo)準(zhǔn)的壓型鋼板的型號，但是，很多標(biāo)準(zhǔn)板型并不能滿足實際的工程需要，市場上的所用壓型鋼板的板型往往是不同的廠家、不同的區(qū)域所選用的壓型鋼板的板型都有所不同，其中應(yīng)用最多的是開口型壓型鋼板，縮口型、直角型等板型應(yīng)用較少。壓型鋼板的板型不同，承載能力也有一定差別，本文對直角型、開口型、縮口型三種板型的壓型鋼板的抗彎承載能力進(jìn)行了探討。

1　研究對象

1.1壓型鋼板的板型

壓型鋼板的形式主要有直角型壓型鋼板、開口型壓型鋼板、縮口型壓型鋼板（見圖1）；其中開口型壓型鋼板品種多，使用較廣泛。本文擬分析在用鋼量一定時，單波距壓型鋼板的抗彎承載力隨著（壓型鋼板腹板與翼緣水平面之間的夾角）的變化規(guī)律，然后討論了在用鋼量一定時，不同波形壓型鋼板組成的單元寬度板的抗彎承載能力。

圖1.1　壓型鋼板的板型

1.2組合樓板的抗彎承載力計算原則

根據(jù)《組合樓板設(shè)計》［2］，組合樓板抗彎承載力的計算原則有：

①對組合樓板進(jìn)行抗彎承載力計算時，采用塑性方法進(jìn)行計算，符合下列幾條基本假定：a.組合樓板的混凝土、壓型鋼板均已經(jīng)達(dá)到各自的強(qiáng)度設(shè)計值；b.組合板中混凝土抗拉強(qiáng)度很低，計算中忽略混凝土抗拉承載力；c.由于壓型鋼板無混凝土保護(hù)層等原因，所以對f、乘以0.8的折減系數(shù)。

②組合樓板的抗彎承載力計算是建立在組合板發(fā)生適筋破壞的基礎(chǔ)上。

2　實例分析

青島某一鋼結(jié)構(gòu)建筑，其樓板擬采用壓型鋼板—混凝土組合樓板，混凝土選用C30，厚度為50mm，壓型鋼板采用Q235B F，厚度為1mm，現(xiàn)討論用鋼量一定時，以α為變量（本文α分別取60°、75°、90°、105°、120°、135°六個角度），單波距壓型鋼板的組合樓板的抗彎承載力M，從而選擇最優(yōu)方案。

2.1不同單波距形式板的抗彎承載力分析

圖2　組合樓板抗彎承載力計算簡圖

組合樓板的抗彎承載力用下面的公式［3］求得：

其中：混凝土使用C30，故fc=14.3N/mm2；壓型鋼板采用Q235BF，故f=215N/mm2。

α1——受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值的比值，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）［3］規(guī)定，對混凝土強(qiáng)度等級為C50以下的α1=1.0

B——壓型鋼板的單元寬度（壓型鋼板波峰中心點之間的距離）

Ap——壓型鋼板在單元寬度B范圍內(nèi)的截面面積

y1——壓型鋼板的中和軸距離下翼緣的距離

yp——壓型鋼板在單元寬度B內(nèi)的截面面積，值為

h0——組合板的有效高度

計算結(jié)果列于表1中。

以圖1表示組合樓板的抗彎承載力隨著壓型鋼板α值的變化規(guī)律。

單波距壓型鋼板用鋼量一定的條件下組合樓板的抗彎承載力比較　表1

圖1　α-M關(guān)系圖

分析可知：單波距的壓型鋼板在用鋼量一定的前提下，開口型壓型鋼板的組合樓板抗彎承載力最高，其次是直角形，最小的是縮口性壓型鋼板。

2.2不同板型單位板寬的抗彎承載力分析

取1m寬的板計算，組合樓板分別采用直角型、開口形、縮口形三種板型的壓型鋼板，分析單元板寬內(nèi)壓型鋼板的用量相同時，各板型的抗彎承載力。計算簡圖見圖2。

圖2　不同板型的組合樓板

以上3種板型的計算結(jié)果見表2。

三種方案的比較　表2

分析比較可得：在壓型鋼板的截面面積相近，即用鋼量相近的情況下，縮口型壓型鋼板的彎矩設(shè)計值最大，開口型壓型鋼板次之，直角型壓型鋼板的彎矩設(shè)計值最小。

3　結(jié)語

單波距壓型鋼板的用鋼量一定時，開口型壓型鋼板的組合樓板抗彎承載力最高。

單位板寬內(nèi)壓型鋼板的用鋼量一定時，縮口性壓型鋼板的抗彎承載力最高。建議在設(shè)計大跨度壓型鋼板-混凝土組合樓板，彎矩作用對組合樓板起主導(dǎo)作用時，選用縮口型壓型鋼板。但是縮口型壓型鋼板還存在、混凝土澆筑時易出現(xiàn)空隙、混凝土用量相比其他板型較多等問題，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。所以，在進(jìn)行壓型鋼板的板型的選擇時，要綜合考慮承載能力、施工條件等多種因素。

［1］GB/T12755-2008，建筑用壓型鋼板［S］.

［2］GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］王靜峰，種迅，陳安英.組合結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［4］過鎮(zhèn)海，時旭東.鋼筋混凝土原理和分析［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

TU311.4

A

1007-7359（2016）04-0109-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.043

李婷（1992-），女，山東日照人，山東科技大學(xué)在讀碩士，研究方向：鋼結(jié)構(gòu)工程。