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压型钢板-混凝土组合楼板的应用

发布时间:2019/08/26 点击量:
压型钢板-混凝土组合楼板是在压型钢板上现浇混凝土,且配置适量的钢筋所构成的板,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-混凝土组合楼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。
 
此外,与其他板(如混凝土板、叠合板)相比,压型钢板-混凝土组合楼板具有刚度大、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,科研工编辑对压型钢板-混凝土组合楼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。
 
 
目前,在钢结构及组合结构房屋的楼盖和屋盖中,尤其是在工业厂房等建筑中应用较多。随着我国钢材品种的不断增加、相关的技术标准的出台和配套技术的不断完善,压型钢板-混凝土组合楼板将以其良好的共同工作特性和受力性能,在建筑和桥梁等领域得到广泛应用,前景非常广阔。
 
20世纪50年代,压型钢板开始在建筑工程中得到应用,1960年,布鲁克林的联邦法庭大厦工程中,首次使用了栓钉熔透焊的压型钢板-混凝土组合楼板体系,在20世纪60年代,日本和欧美的一些国家开始将压型钢板-混凝土组合板应用于多层、高层建筑和工业厂房。
 
当时仅把压型钢板当作永久性模板及施工作业平台使用,后来人们研究发现,在压型钢板上做出凹凸肋或压出不同形式的槽纹,可以改善钢板与混凝土之间的黏贴性能,从而使两者共同工作,使压型钢板像受拉钢筋一样受力,之后便开展了大量的试验研究和理论分析。以后,欧美各国及日本相继制定了压型钢板与混凝土组合板的条文、规程或规定。
 
20世纪80年代中期,压型钢板与混凝土组合板被引入我国,广大科技工编辑对其基本力学性能进行了大量的研究工作,制定了冶金行业标准《钢-混凝土组合楼盖结构设计与施工规程》(YB9238-92)。建设部行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》、国家标准《钢结构设计规范》,以及电力行业标准《钢-混凝土组合结构设计规程》中,都对组合楼板做出了有关的设计规定及要求。
 
这些规范、规程奠定了压型钢板-混凝土组合楼板在各类工程中应用的基础。随着大量的理论研究和应用实践的不断深入,极大地推进了压型钢板-混凝土组合楼板在高层建筑、工业厂房、大跨度结构,以及大型桥梁结构等诸多领域中得到了广泛应用。
 
一、发展趋势
 
(1)基础材料的发展,将进一步促进压型钢板-混凝土组合楼板性能的改善。如,煤矸石混凝土制作的压型钢板-煤矸石混凝土组合板,可降低自重、节省材料、降低造价及加快施工速度;采用高强、耐高温和耐腐蚀的钢材,可以进一步降低钢材用量,提高构件的耐火极限和耐久性,从而降低防火费用和维护费用;
 
(2)压型钢板设计制作工艺改善,将使混凝土与压型钢板两者间的粘结能力更强,共同工作的受力性能、变形更趋合理,如,采用深肋压型钢板可以省去组合板所需的次梁布置,在无支撑的情况下板跨可达6m,如果设置一定数量的临时支撑跨度可达9m,极大地支撑建筑物向更大跨度的方向发展;
 
(3)设计计算方法的改进和计算手段的提高,将进一步提高计算的精度和效率,使设计更加合理、便捷;
 
(4)随着研究不断深入,对压型钢板-混凝土组合楼板受力性能的认识将更加全面,使该体系在使用寿命期内的综合性能达到更加安全、可靠。
 
二、应用实例
 
某汽车制造厂某总装车间,总建筑面积1.3万㎡,为单层多跨厂房,连续三跨等高布置,3个跨度均为24m;厂房高度为9m;两边跨柱网尺寸为24m×9m;中跨柱网尺寸为24m×18m;结构形式为钢结构排架结构;柱为钢柱;屋架为钢结构网架结构;屋盖采用压型钢板-混凝土组合屋盖。
 
经分析,根据本工程具体需要,该工程采用压型钢板YXB51-344-688板型,板厚1.2mm,压型板重14kg/㎡,组合板厚度130mm,混凝土强度等级C30,板与屋架连接采用栓钉抗剪连接件,压型钢板-混凝土组合屋盖考虑了压型钢板与混凝土组合效应。
 
 
工程实践表明,由于压型钢板与混凝土组合板是在压成各种形式的凹凸肋及各种形式的槽纹的钢板上浇注混凝土而成的组合板,依靠凹凸肋及槽纹使钢板与混凝土组合在一起,通过栓钉抗剪连接件将网架、压型钢板及现浇混凝土连成整体共同受力,形成的压型钢板组合楼盖具有良好的整体性。
 
因此,该板具有良好的结构性能。通过压型钢板与混凝土的组合作用,压型钢板可以部分或全部代替楼板中的受力钢筋,从而减少了钢筋的制作与安装工作量,压型钢板作为房屋顶棚使用,具有良好的装饰效果,避免了楼板正弯矩区开裂对结构外观的影响。
 
组合板能够减少受拉区混凝土,使楼板自重减轻,地震反应降低,并可以相应减少柱和基础等构件的尺寸,材料用量相对减少。压型钢板的肋部便于安装水、电及通信等设备管线,使结构层与管线合为一体,从而增大有效使用空间、降低建筑总高度,提高了建筑设计的灵活性。
 
在施工阶段,压型钢板作为浇筑混凝土的永久模板和施工平台,省去了楼板的竖向支撑和支模、拆模等工序,不必使用临时支撑,从而能加快了施工进度。压型钢板单位面积的重量较轻,易于运输和安装,也提高了施工效率。压型钢板-混凝土组合屋盖用于这座厂房建筑,是对钢和混凝土两种材料扬长避短的合理利用,施工费用也大大降低,节约了费用、降低了工程造价。
 
另外,我国钢材产量不断增加、技术不断提升,压型钢板的原材料充足,品种规格齐全,材料供应充足,为本工程应用压型钢板-混凝土组合楼板提供了基本的物质保障。而加工制造企业比较多,生产能力超过了当前建筑市场的需求,市场竞争比较激烈,选择余地较大,也为压型钢板-混凝土组合楼板的应用奠定了基础。
 
三、设计施工中应注意的问题
 
(1)为保证压型钢板与混凝土组合在一起共同工作,应采取必要的措施。如在压型钢板上作压痕、开小洞、焊接横向钢筋等,当压型钢板代替板底受力钢筋时,应设置端部锚固件;
 
(2)组合板应进行施工阶段和使用阶段的设计验算,施工阶段的分析应采用弹性方法,并且包括湿混凝土重量在内的荷载由压型钢板单独承担,必要时可在压型钢板底部设置临时支撑;
 
(3)对于连续组合板,负弯矩区由于混凝土开裂会发生一定程度的内力重分布,为控制板顶裂缝的发展并保证在负弯矩下的受弯承载力,组合板中支座区域应布置一定数量的钢筋;
 
(4)压型钢板的规格很多,性能差别也较大,因此,许多生产厂家针对其产品提供有配套的设计参数,这些参数考虑了钢板有效宽度的影响,可在设计和施工中直接采用;由于生产厂家非常多,实力参差不齐,应结合工程的实际情况,对厂家进行认真地考察和选择,包括产品供货能力、能否满足工程的技术要求和施工进度的需要以及是否通过国家防火检测等;
 
(5)作为组合板使用的压型钢板宜采用镀锌钢板,目前,镀锌钢板的双面镀锌层的重量可达250g/㎡~270g/㎡,一般情况下可满足不锈的要求。但使用圆柱头拴钉进行熔透焊时,过厚的镀锌层会影响焊接质量,因此,施工时宜采取局部穿孔或除锌措施,以利于提高熔透焊的质量;
 
(6)组合板的总厚度不应小于90mm,压型钢板上翼缘顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm。组合板中的混凝土强度等级不宜低于C20。用于组合板的压型钢板的净厚度不应小于0.75mm,亦不应大于2mm;
 
(7)为防止压型钢板与混凝土之间的相对滑移,在简支组合板的端部支座处和连续组合板的各跨端部,均应设置圆柱头栓钉抗剪件,栓钉焊接后高度应高出压型钢板顶面30mm以上;
 
(8)做好施工前的准备工作。压型钢板在施工前,应对其加工、运输和保管、连接方法,以及组合板内配筋、预埋件及浇注混凝士的方法等进行详细地规划,编好施工组织设计。应绘制压型钢板平面布置图,布置图上应编好构件一览表,明确压型钢板的型号、数量、规格,给施工提供方便。压型钢板出厂必须有产品合格证明书;
 
(9)装卸无外包装的压型钢板时,应采用专用吊索起吊,严禁直接使用钢丝绳起吊;压型钢板的长途运输宜采用集装箱装载;压型钢板装载的悬挑长度不应大于1.5m,压型钢板应与车身捆扎牢固;
 
(10)压型钢板在铺设前应对有弯曲或扭曲的压型钢板进行校正,压型钢板端头要进行封堵,要防止封堵不严,造成组合板下部在混凝土浇筑时跑浆,影响工程观感质量。
 
随着我国经济建设的快速发展,压型钢板-混凝土组合楼板市场的发展空间巨大,尤其是在材料供应及加工工艺等方面都具有很大的优势,不过在防腐、耐火性能等方面的研究还不够深入,很多施工问题需要关注和解决。
 
压型钢板-混凝土组合楼板直接工程造价略高于其他形式的板,但如果考虑到建筑跨度可以增大,且施工速度快、建设周期短以及贷款利息等因素,该楼板体系还是具有良好的综合经济效益。
 
随着压型钢板-混凝土组合板的推广和普及,压型钢板-混凝土组合楼板的设计和施工水平也会不断提高。当前,压型钢板-混凝土组合板正以其良好的受力性能和施工性能广泛应用于各类工程结构中,并取得了良好的经济效益和社会效益,发展前景广阔。
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