压型钢板混凝土组合楼板在住宅建筑中的应用

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摘 要：压型钢板―混凝土组合楼板作为一种新型的组合结构,能充分利用钢材的优越抗拉性能和混凝土所具有的抗压性能,正被越来越多地应用于大跨结构、高层建筑等,有着广阔的发展前景.本文主要介绍压型钢板―混凝土组合楼板的分类、压型钢板与混凝土组合楼板之间的连接方式以及组合楼板的破坏形式.同时结合工程实例介绍压型钢板―混凝土组合楼板在住宅建筑中的优点.

关 键 词：压型钢板；组合楼板；住宅建筑

1引言

压型钢板―混凝土组合楼板是指将压型钢板与混凝土通过某种构造措施组合成整体而共同工作的受力构件,简称为组合板.该结构具有自重轻、塑性和抗震性能好、经济效果显著和施工简便等突出优点,正逐渐受到人们的重视[1].20世纪60年代前后,压型钢板在欧美、日本等国首先使用是作为建筑混凝土的永久模板和施工平台开始在多、高层建筑中大量使用,而我国在组合结构楼板研究和应用上起步较晚,这主要是由于我国钢材产量低、与其配套的技术为得到发展所致.近几年来,由于新技术的引进,组合楼板的研究和应用才迅速地发展起来,在建筑等领域都得到了广泛的应用,并具有很好的推广前景.

2压型钢板―混凝土组合楼板的分类

按压型钢板在组合楼板中所引起的作用,可以分为三类：

（1）以压型钢板作为主要承重构件的楼板.由压型钢板承担所有的楼面荷载,其上的混凝土仅提供平整的工作面,并不参与抵抗外力,而是作为外加荷载来考虑.

（2）以压型钢板作为浇筑混凝土时的永久模板的楼板.钢筋混凝土板作为主要承重构件,压型钢板仅承受浇筑时的外荷载,待混凝土达到设计强度时,它并不拆除,最终留在组合楼板中.

（3）考虑组合作用的压型钢板―混凝土组合楼板.压型钢板不仅用作浇筑混凝土时的永久性模板,而且待混凝土达到设计强度后,压型钢板与混凝土结合成整体共同作用,从而全部或部分取代受拉钢筋[2].

3压型钢板与混凝土之间的连接方式

压型钢板与混凝土之间的组合效应,是通过接触面之间采用适当连接方式形成的.要求接触面上的连接件具有足够的抗剪粘结强度,以抵抗楼板在外荷载作用下产生的纵向水平剪切力,同时还要确保压型钢板与混凝土能在垂直方向结合成不可分开的整体[3].为了保证压型钢板和混凝土之间有可靠的粘结效用,组合楼板有以下几种抗纵向剪力的连接方式：

（1）改变压型钢板截面形式,如采用上宽下窄闭合式压型钢板,以增加叠合面上的摩擦粘合；

（2）在压型钢板上设置压痕或设置加劲肋,以增加叠合面上的机械粘结；

（3）在压型钢板上翼缘焊接钢筋来抵抗纵向水平剪切力；

（4）支承在钢梁上的组合板,可用栓钉连接件穿透压型钢板并与钢梁上的翼缘可靠地焊接,以增强它们之间的组合作用、减小端部滑移、提高承载能力.

4压型钢板―混凝土组合楼板的破坏形式

压型钢板与混凝土之间的组合效应,主要依靠他们之间沿板受力方向的粘结力来实现.对于不同的截面及受力模式,组合楼板主要有三种破坏形式：

（1）弯曲破坏.如果压型钢板与混凝土之间有可靠的连接,即完全剪切连接条件下,组合楼板最有可能发生沿最大弯矩截面的弯曲破坏.破坏时,受拉区大部分压型钢板应力都达到抗拉应力强度设计值,受压区混凝土的应力达到轴心抗压强度设计值.如果压型钢板有部分截面位于受压区,则其应力基本上也能达到钢材的抗压强度设计值.

（2）纵向剪切破坏.其破坏特征是：首先加载点附近的混凝土出现裂缝,混凝土和压型钢板开始沿竖向分离,随即压型钢板和混凝土之间粘结力消失,并产生相对滑移[4].由于滑移产生,组合楼板变形迅速增加,构件很快丧失承载力.

（3）垂直剪切破坏.这种破坏模式在板中一般不常见,只有当组合楼板的截面高度与板跨之比很大、且荷载也比较大,尤其是在集中荷载作用时,易在制作最大处发生沿斜截面的剪切破坏.

5组合楼板在高层建筑中的工程实例

（1）深圳赛格广场大厦

大厦塔楼为内筒外框体系,平面呈八角形.内筒呈四方形,有28根直径为0.8m和1.1m的密排钢管混凝土柱和实腹型钢梁组成,内设纵横各4道钢筋混凝土剪力墙.塔楼周边设16根直径为1.6m的钢管混凝土柱.柱网为9.6mx（9.3～6.0）m.地面以下楼盖有现浇混凝土梁板组成.地面以上为钢―压型钢板混凝土组合楼盖.由钢梁、压型钢板上现浇的混凝土班组成.施工程序是钢梁安装完成后在其上面铺设压型钢板,然后通过焊接栓钉抗剪连接件把压型钢板和钢梁的上翼缘连接在一起,最后浇注楼盖混凝土.压型钢板在施工阶段作为模板,在试用阶段成为组合楼板的一部分,通过栓钉抗剪连接件讲钢梁、压型钢板及现浇混凝土连成整体共同受力.

（2）北京银泰中心

北京银泰中心工程是一座集写字楼、五星级酒店和豪华服务式公寓于一体的特大型现代化超高层建筑组群,是CBD地区地标性建筑.工程总建筑面积35.75万m,由北、东、西三座高层塔楼及裙楼组成.北楼建筑总高度249.9m,’是北京地区首座超200m的全钢结构塔楼,也是目前北京地区第二高的建筑物；东、西楼建筑总高度均为l86m,为局部劲性混凝土结构.

三座塔楼楼板均为压型钢板―混凝土组合楼板,采用闭口型镀锌压型钢板,规格分别为BD.65型（肋高65mm、板厚0.75mm）、BD.40型（肋高40mm、板厚0.75mm）；楼板厚度分别为125mm、110mm；混凝土强度等级为0.

根据以上两个工程和其他工程中组合楼板的设计和施工的实际情况,组合楼板的优点可以概括为：

（1）组合楼板可作为浇灌混凝土的模板,节省了大量木模板及支撑,不需要模板拆卸安装工作.与木模板相比,施工时减小了火灾发生的可能性.

（2）压型钢板的作用相当于抗拉主钢筋,用以抵抗板面的正弯矩,减少钢筋的制作与安装工作,只在认为需要之处才加设抵抗混凝土收缩及温度影响的钢筋.

（3）压型钢板本身为混凝土楼层提供了平整的顶棚表面.

（4）压型钢板可以叠在一起,非常轻便,并可以置于集装箱内,易于运输、存储、堆放和装卸.

（5）压型钢板的波纹间有预加工的槽,有利于各种管线的布置、装修方便.

（6）载安装后压型钢板可用作工人、工具、材料、设备的安全工作平台.

（7）使用组合板,施工时间人为减少,可可以继续另一楼层混凝土的浇灌,而不需要等待前一楼层间浇灌的楼板达到要求的混凝土强度等级.

（8）刚度较大,省去许多受拉区混凝土,节省混凝土用量,减轻结构自重.

6结语

随着住宅建筑的大量发展,组合楼板的应用也越来越广泛.随着近年来组合楼板的研究逐步加强及理论的逐步完善,组合楼板将会是一项非常有前景的楼板结构.