摘 要：本文以工程實例論述了新型的“閉口型”鋼承板樓板在施工階段及使用階段的強度、撓度等方面的計算，為實際工程中此類組合樓板的設(shè)計引為參考，并特別提出實際設(shè)計過程中需要特別關(guān)注的注意事項。

關(guān)鍵詞：“閉口型”鋼承板；組合樓板

中圖分類號：TU398⁺.9

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號；1008－0422(2007)10－0089－03

1 導(dǎo)言

壓型鋼板與砼組合樓板是一種新型的樓板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)已被國外廣泛運用于王業(yè)與民用建筑中。近年來，這種結(jié)構(gòu)在我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，尤其是在多高層住宅及部分廠房的樓蓋工程中得到了廣泛地運用。而“閉口型”鋼承板樓板優(yōu)異的結(jié)構(gòu)受力性能及耐火性能、簡單迅速的施工工藝、平整的板底外觀等贏得了廣大設(shè)計者及業(yè)主的青睞而顯得鶴立雞群。

“閉口型”鋼承板樓板在國內(nèi)廠家有BARDEK的BD-40，BD-65及浙江精工的HG-200A等，截面尺寸如圖所示。

其性能及優(yōu)點如下所示：

(1)強勁的混凝土握裹抗剪

特殊設(shè)計的閉口肋型和腹板上的嵌扣，提供壓型板和混凝土間非常優(yōu)異的握裹，根據(jù)剪力載重試驗結(jié)果，這種組合樓板在它的極限允許設(shè)計載重狀況下，未曾產(chǎn)生壓型板與混凝土滑脫現(xiàn)象。

(2)優(yōu)越的組合樓板斷面

此類壓型板的形心非常接近板底，在相同樓板厚度的條件下，此類壓型板的組合樓板比其它板型的組合樓板具有更大的樓板有效深度，也因此提供了更強勁的正彎矩抵抗力矩。

(3)板底卡槽式懸吊系統(tǒng)

BD-65肋底溝槽提供了一種施工簡易、經(jīng)濟、而且永久使用的兩片式懸吊零件，可供天花、水電管、空調(diào)管以及其它機電設(shè)備安裝。施王時，不需要鉆孔、電焊、或擊釘，而且在建筑物使用壽命期間，可依需要任由移動、拆除，或重新安裝。

(4)施工簡單、迅速

這種組合板的閉口肋形，端頭可以不需要任何堵頭，在樓板混凝土澆置過程中都不會產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象，省卻安裝堵頭的繁瑣工作，不僅降低施工成本，又可縮短壓型鋼板的施工周期。

(5)平整的板底外觀

此類壓型板平整的板底，搭配185～200mm間距的細小溝縫(或者選擇性地加肋)使得板底呈現(xiàn)狀似企口板的天花，因此此類壓型板組合樓板的板底，可以和現(xiàn)澆板的板底處理方式一樣，無論直接噴涂面漆(水性、油性均可)、刮膩子后再噴涂面漆，或者直接粘貼天花壁布、壁紙均可，可以不需要再在板底吊頂，處理上要比現(xiàn)澆樓板更加的經(jīng)濟、方便，完成后也更加的美觀。

2 實際計算

在實際的運用中，按“閉口型”鋼承板樓板在組合樓板中的作用，它可分為三類。第一類，以壓型鋼板作為主要承重構(gòu)件的，混凝土在組合樓板中僅起分布荷載和面層的作用；壓型鋼板則承受自重、混凝土重和外加使用荷載等全部荷載。第二類是以壓型鋼板作為永久性模板的組合樓板。壓型鋼板在施工階段則承受自重、混凝土重施工荷載：待混凝土硬結(jié)后，組合樓板的主要承載構(gòu)件是鋼筋混凝土板，而壓型鋼板作為永久性模板留在組合樓板中。第三類考慮了壓型鋼板與混凝土在使用階段的共同受力效應(yīng)的組合樓板。在樓層施工階段，壓型鋼板起著模板作用；待混凝土硬結(jié)后，壓型鋼板又起著受拉鋼筋的作用。以上第一類基本不被采用，因為太浪費鋼材。實際的工程實例中，如果不是因節(jié)省防火涂料的費用而采用第二類(在高層鋼結(jié)構(gòu)中常用到)外，一般均采用第三類。下面以第三類為例計算。

例：[設(shè)計資料]今有一車間夾層樓蓋做辦公區(qū)間，寬×長為7.5m×72m。擬采用壓型鋼板與混凝土組合樓板，閉口式壓型鋼板采用Q235鋼鍍鋅鋼板，板型為浙江精工的1.0mm厚HG-200A。其上澆筑60mm厚C30混凝土，次梁間距為2.50m，共4道次梁，即2.5×3=7.5m。HG-200A板順肋方向為主粱方向。

A、“閉口型”鋼承板樓板在施工階段的受彎承載力計算

按照計算模型來說，鋼板可按三連跨計算。但要考慮實際彩板下料的長度，一般下料的長度多為12m以內(nèi)(便于運輸)，又為安全籌備的原因，這里按二連跨板設(shè)計。

1、荷載計算：永久荷載 壓型鋼板：0.13kN/m²

鋼筋混凝土：25×(110+0.7*20)×10^-33=3.10kN/m²

可變荷載：1.5kN/m³

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.13+3.1+1.5=4.73kN/m²

荷載設(shè)計值：1.2×(0.13+3.1)+1.4×1.5=4.48kN/m²

2、內(nèi)力計算：壓型鋼板的受彎承載力應(yīng)符合下式要求：

M≤fWs Wsc=ls/xc Wst=ls/(hc-xc)

式中：M——壓型鋼板沿順肋方向一個波寬的彎矩設(shè)計值(N.mm)；

f——壓型鋼板的鋼材強度設(shè)計值(N/mm³

Ws——壓型鋼板的截面抵抗矩(mm³)；取受壓邊Wsc與受拉邊Wst的較小值；

ls——個波寬內(nèi)對壓型鋼板截面型心矩(mm⁴)

xc——壓型鋼板由受壓翼緣邊緣至形心軸的距離(mm)這里為：50-15.9=34.1mm；

hc——型鋼板截面的總高度(mm)這里為50mm；

按結(jié)構(gòu)力學(xué)彈性連續(xù)板計算方法，在1m板寬內(nèi)，最弱截面為中間支座負彎矩處，

M-max=ql²×0.125=4.48×250²×0.125=350kNm

查《板形圖集》(浙江精工科技股份有限公司)中HG-200A板1.0mm厚截面慣性矩為66.47cm⁴/m，截面抵抗矩為41.79cm⁴/m。

則Wst=41.7947cm³，Wsc=66.47/(5-66.47/41.79)=19.50cm³。

fWs=205×19.5×103=4.00kN.m＞3.50kN.m=M-max 故滿足要求。

B、“閉口型”鋼承板樓板在施工階段的撓度計算

按二連跨板設(shè)計，計算公式為：δ=q1⁴/(185Els)＜[δ]，[δ]取/1808。及20mm的較小值。則

δ=ql⁴/(185EIs)=4.73×2500⁴/(185×2.06×105×66.47×10⁴=7.29mm＜1/180或20mm。故滿足要求。

由此可見，“閉口型”鋼承板樓板在施工階段的受彎承載力及撓度均滿足規(guī)范要求，故澆筑混凝土板時，鋼板底無需加臨時支撐，否則，則加設(shè)一道或多道垂直支撐，計算鋼板的強度和撓度時，可視垂直支撐為板底支座來重新驗算。

C、“閉口型”鋼承板樓板在使用階段的受彎受剪承載力計算

1、荷載計算：永久荷載 壓型鋼板：0.13kN/m²

鋼筋混凝土：25×(110+0.7*20)×10³=3.10kN/m²

可變荷載：2.0kN/m²

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.13+3.10+2=5.23kN/m²

荷載設(shè)計值：1.2×(0.13+3.10+1.4×2.0=6.68kN/m²

2、內(nèi)力計算：無論實際支撐情況如何，彎矩撓度均按全部荷載作用下的單向簡支板計算

壓型鋼板一個波距的寬度b=200mm，在使用階段最大荷載作用下，一個波距組合板的內(nèi)力分別為彎矩值：M=ql²/8×b/1000=6.68×2.52/8×200/1000=1.0kN.m剪力：V=ql/²×b/1000=6.68×2.5/2×200/1000=1.68kN.

塑性中和軸位置：0.8A_pf_p=330×205×0.8=54120 N，0.8bh_cf_cd=200×60×16.5×0.8=158400N

可見A_pf_p＜bh_cf_cd，說明組合板受彎時，塑性中和軸位于壓型鋼板上翼緣以上的混凝土層內(nèi)。

混凝土受壓區(qū)高度為：X_cc=A_pf_p/(bf_cd)=54120/(200×16.5×0.8)=20.5mm

壓型鋼板截面應(yīng)力合力點至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力合力點的距離為：

y_p=h_o-X_cc/2=50+60-15.9-20.5/2=88.85mm. 一個波寬組合板正截面的受彎承載力容許值為：

[M]=0.8bX_ccy_pf_cd=0.8×200×20.5×88.85×16.5=4.81×10⁶N.mm=4.81kN.m＞1.0kN.m

一個波寬組合板斜截面的受剪承載力容許值為：

[M]=0.07bh₀fc=0.07×200×(50+60-15.9)×15=19761N=19.761Kn＞V=1.68kN.

以上結(jié)果說明，組合板的抗彎抗剪承載力滿足。

D、“閉口型”鋼承板樓板在使用階段的撓度驗算

撓度的驗算具體公式《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》UGJ99-98)中未予明確，一般是采用冶金工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB 9238-92《鋼——混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》來計算。即通過應(yīng)用兩種不同材料的彈性模量的比值，組合板的截面剛度可用單質(zhì)的截面等效剛度來替換。

計算參數(shù)：ae=Es/Ec=1.06×10⁵/3.0×10⁴=3.53，b=200mm，Ap=330mm²，Ip=1.33×10⁴mm⁴

h0=50+60.15.9=94.1mm

將壓型鋼板換算成混凝土后的組合截面特征值，受壓區(qū)高度為：

x=1/b(-aeAp+(ae²Ap²+2aebAph0)^1/2)=1/200(-3.53×330+(3.53²×330²+2×3.53×200×330×94.1)^1/2)=27.8mm

短期荷載作用下的組合截面的截面慣性矩為：

I=1/3bx³+a_el_p+a_eA_p(ho-X)²=1/3×200×27.8₃+3.53×1.33×105+3.53×330×(94.1-27.8)²=7.0×10⁶mm⁴

．、短期荷載作用下的撓度為：

5/384ql⁴(Ecl)=5/384×5.23×2500⁵/(3.O×10⁴×7.0×10⁶)×200/1000=2.54mm

組合板的容許撓度為：δ=2500/360=6.94mm(＞2.54mm)，滿足要求。

2、在荷載長期效應(yīng)組合下?lián)隙扔嬎悖簈k=0.13+3.1+2×0.5=4.23kN/mx=1/b(-2aeAp+(4ae²Ap²+4aebAph0)^1/2=1/200(-2×3.53×330+(4×3.53²×330²+4×3.53x200×330x94.1)^1/2=36.6mm

荷載長期效應(yīng)組合下的組合截面的截面慣性矩為：

1=1/3bX₃+a_el_p+a_eA_p(h0-X)²=1/3×200×36.6³+3.53×1.33×10⁵+3.53×330×(94.1-36.6)²=7.59×106mm⁴

荷載長期效應(yīng)組合下的撓度為：5/384ql⁴(Ecl)=5/384×4.23×2500⁴/(3.0×10⁴×7.0×10⁶)×200/1000=1.89mm

組合板的容許撓度為：6=2500/360=6.94mm(＞1.89mm)，滿足要求。

3 總結(jié)

從以上可以看出，此類壓型鋼板的設(shè)計與計算，砼硬化后，其抗彎及撓度等一般均能滿足要求，并且有較大的安全儲備。最重要的影響階段還是施工階段的抗彎及撓度計算，尤其是施工階段的抗彎計算，需要特別小心。由于其特殊的形狀，最不利的受力地方為支座負彎矩處。需要注意的是，實際設(shè)計過程中，若果施工階段強度和撓度二者有一方不滿足規(guī)范要求時，均需要加設(shè)一道或多道垂直支撐。并且鋼板的強度和撓度，可視垂直支撐為板底支座來重新驗算。

作者單位：湖南金海鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司

作者簡介：翠毅(1969—)，男(土家族)，湖南永順人。