壓型鋼板組合樓蓋的可靠性鑒定與加固★

董新元 劉仲洋 李 玥 王安安 陳 偉 湯青松

(1.河北建筑工程學院，河北 張家口 075000； 2.國網冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

0 引言

壓型鋼板組合樓板是指壓型鋼板在施工階段充當混凝土澆筑的永久性模板，當混凝土達到強度以后與混凝土結合在一起，在使用階段全部或者部分起到板底受拉鋼筋的作用，其與傳統的鋼筋混凝土樓板相比不僅省去了大量支模工作，減輕了結構自重，還能充分發揮鋼材受拉和混凝土受壓性能，有利于提高結構的整體穩定性，其用途除在傳統鋼結構設計中應用外，近年來在工程改造項目中廣泛采用。

1 工程概況

某高校可再生資源試驗中心既有建筑，為地上單層(局部三層)混凝土框架結構，改造工程在既有結構凈化水池四周用外套鋼框架增層，新增層主要功能為項目展示平臺，面積約800 m2。該改造項目驗收過程中，因壓型鋼板組合樓板施工鋼筋配設與原設計存在偏差，考慮到結構安全和處理意見，特委托有相關單位對增層樓蓋結構進行檢測鑒定。

根據設計說明以及現場的檢測，工程采用YXB76-344-688型壓型鋼板樓承板，C25混凝土(回彈法檢測)，壓型鋼板厚度1.2 mm(游標卡尺檢測)，組合樓板總厚度136 mm，組合樓板的有效高度(混凝土受壓邊緣到壓型鋼板重心距離)為98 mm，樓板自重取樣實測，活荷載標準值取2 kN/m2。原配置的鋼筋采用雙向HRB400級C8@200，壓型鋼板的原設計配筋圖如圖1所示，壓型鋼板組合樓板施工配筋圖如圖2所示。

2 樓蓋結構鑒定流程

根據該工程特點對于此類建筑物的檢測鑒定應遵循圖3所示流程，應先收集相關的設計施工資料，進行實地勘察，做好相關調查結果記錄，然后對結構構件進行各項性能評定及可靠性評定，最后依據結果進行加固或給出處理方案。

3 簡支單向板承載力及變形復核

根據工程的實際情況對壓型鋼板組合樓板進行承載力的復核計算，在驗算跨中截面的承載力時按簡支單向板進行受彎受剪承載力的復核，結構平面布置如圖4所示，受彎承載力的計算簡圖如圖5所示，同時為簡化計算取1 m板寬，取最大跨徑3 m進行計算。

3.1 承載力復核

3.1.1荷載統計

該工程的荷載統計情況如表1所示。

3.1.2承載力校核

對于壓型鋼板組合樓板按單向簡支板進行承載力的計算，計算結果如表2所示。

表1 荷載統計

kN·m2

表2 承載力計算

3.2 使用階段變形驗算

3.3 檢測結果分析

該工程主要為鋼框架結構，樓板采用壓型鋼板組合樓板，上部用于展館需承受較大荷載，經過上述的分析計算此壓型鋼板組合樓板在使用階段的受彎承載力、受剪承載力以及變形均符合要求，因此不需要再進行正彎矩截面的加固處理。

根據現行《鋼結構設計手冊》規定，對于組合樓板負彎矩部位應進行混凝土裂縫寬度的驗算，組合樓板混凝土層也應滿足相應的構造配筋要求，以防止支座負彎矩區混凝土的受拉開裂，但是現場的勘察檢測發現該壓型鋼板組合樓板并未配置抗裂鋼筋和板面分布鋼筋，也未按規范規定的在正確位置布置板底正筋，易導致承載力的不足和裂縫的開展，因此必須對此壓型鋼板組合樓板的負彎矩區域配置抗裂鋼筋以及相應的分布鋼筋[1,2]，加固計算詳見第4部分。

4 加固方案

4.1 加固方案的選擇

樓板在常用的補強加固方法中，主要有增大截面加固法、置換混凝土加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材料加固法等等。置換混凝土加固法，其現場濕作業較大，施工繁瑣；粘貼鋼板加固法采用的粘結劑為有機材料，存在耐久性、耐高溫性和防火性差的問題，不適用于本次加固；粘貼纖維復合材料加固法采用的復合材料也不耐高溫，容易發生火災，考慮到要在鍋爐房進行加固所以此種方法也不具有適用性[1，6]。

經過分析,此次工程加固采用增大截面加固法，通過在原有結構上補澆一層混凝土并補配一定數量的鋼筋來提高原有結構的承載能力、剛度改變原有結構的自振頻率，從而使使用階段的性能得以改善，其加固效果相較于其他加固方案更明顯也更經濟。

4.2 加固擬解決的問題

為保證新舊混凝土整體工作時的承載能力，因此選用整體工作條件，并應對新舊混凝土結合部位進行鑿毛處理，使板表面的不平度小于4 mm，并在原構件的接觸面上每隔一定距離鑿槽，形成剪力鍵，以確保整體工作[1，5]。在加固改造工程中后澆筑的混凝土在硬化過程中因為收縮會在新老混凝土結合面處產生剪應力和拉應力，如果接觸面強度不夠，很容易形成裂縫，不利于新老混凝土的粘結，因此對于整體工作的板，支座應配置形負鋼筋，并與跨中分布筋相搭接。澆筑完畢后應在12 h內開始澆水養護，用聚乙烯薄膜和麻袋覆蓋，養護不應小于15 d。

5 加固計算

當在受拉區加固矩形截面受彎構件時，其正截面受彎承載力應滿足下式規定，板仍取1 m寬的板帶進行計算。

(1)

α1fc0bx=fy0As0+αSfyAs

(2)

依據《鋼結構設計手冊》規定，計算使用階段強邊方向負彎矩時按固端板進行取值，采用塑性設計法計算，此時按多跨連續板進行承載力復核[1,2]。在計算時為簡化計算此處仍然取5跨等連續板，跨度取3 m，取1 m寬板帶，不考慮板拱作用截面彎矩折減，此時彎矩設計值有如下結果：

MA=-3.94 kN·m,MAB=4.5 kN·m,MB=-5.73 kN·m,

MBC=3.94 kN·m,MC=-4.5 kN·m。

6 結論

本文結合實際工程，針對工程中出現的未設置板面負筋及分布鋼筋的情況進行了鑒定與加固，得出如下結論：

1)對壓型鋼板組合樓板進行承載力復核時可先按簡支單向板進行跨中彎矩、剪力以及使用階段的變形驗算，通過計算得到彎矩承載力設計值為23.7 kN·m大于彎矩設計值為7.852 kN·m；受剪承載力設計值為44 kN大于剪力設計值10.5 kN；變形均小于L/360，因此不需要對此結構進行正彎矩截面的加固處理。

2)對于壓型鋼板組合樓板負彎矩區段應滿足構造配筋要求，以防止支座負彎矩區混凝土受拉開裂，在復核使用階段強邊方向負彎矩時按固端板進行取值，采用多跨連續板進行承載力的復核。

3)采用增大截面加固法對原有構件進行加固時要注意新舊混凝土面層的結合，通過分析此次加固對原有結構補澆了一層厚度為40 mm的C25混凝土，并配置了HPB300直徑8 mm間距100 mm的支座負筋和HPB300直徑8 mm間距200 mm的縱橫向鋼筋，計算分析得到正截面受彎承載力為18.56 kN·m大于負彎矩區段的最大彎矩設計值，因此滿足承載力要求，加固方案可行。