刚与混凝土发展与研究.doc

1、刚与混凝土发展与研究由钢梁、连接件和钢筋混凝土板组成，常用形式见图 1。组合梁的上翼缘有截面面积较大的钢筋混凝土板承受压力，致使钢梁上翼缘截面减小,从而节约钢材,钢梁下翼缘则承受拉力，这是组合梁的受力特点。组合梁的钢梁，可用热轧成型的工字钢(图 1a)；或在工字形的下翼缘焊一块钢板，不设上翼缘板而将连接件焊在钢梁腹板两侧（图 1b）荷载较大时，则采用焊接上下不对称工字形截面（图1c）或箱形截面（图 1d） ；为了节约钢材，便于穿越管道，有时也采用蜂窝梁（见钢梁） 。 钢和混凝土组合结构 组合梁目前大多采用弹性设计，其工作方式随施工方法的不同而不同。最简单的情况是钢梁先安放在支座上，作为以后灌筑

2、钢筋混凝土板的承重结构。当混凝土未达到设计强度之前，钢梁承受它本身自重、施工活荷载、模板重量以及在其上灌筑钢筋混凝土板的自重。当混凝土达到设计强度后，新增的恒载（如找平层）以及作用于楼面的活荷载（见荷载） ，全部由组合梁承受。 连接件也称剪力件，它保证钢梁与钢筋混凝土板成为整体而共同工作。连接件的形式较多，基本上分成用钢筋制作的柔性连接件(图 1a)，和用带加劲肋的角钢制作的刚性连接件(图 1c)。带头栓钉作连接件施工速度快、质量好,使用较为普遍;此外，也有用摩擦型高强螺栓传递预制钢筋混凝土板与钢梁之间的剪力；这两种连接件，一般也属于柔性连接件。 组合梁已有约 60 年的历史，在 50 年代获

3、得广泛的应用。中国自 50 年代开始研究，首先用在铁路桥梁上，此后在房屋建筑上也逐渐采用。科技信息（c）钢筋焊在薄板上（a） （b）1534 2电瓷元件厂（生产瓷环） 、宏光机电设备厂（生产焊机）三个厂家联合生产了圆柱头焊钉等配套产品，进行了三十多块组合板的实验工作，并在深圳大学阶梯教室、长富宫中心、京城大厦等高层建筑中推广应用，取得了一定的经验。1992 年哈尔滨建筑大学进行了压型钢板混凝土组合楼板性能研究，给出了组合楼板的挠曲变形实用计算公式。1998 年，北京市建筑设计研究院进行了压型钢板混凝土组合楼板的耐火性能的试验研究，研究了组合楼板在一定时间内的耐火时限中的变温和变形发展规律。20

4、00 年哈尔滨建筑大学进行了组合楼板的耐火性能的研究，应用有限元法分析了组合板的温度场，分析影响组合板耐火极限的参数等。哈尔滨建筑工程学院做了 24 个国产光面压型钢板简支组合板试验，提出了简支组合板在各种剪力连接条件下的挠曲变形的理论计算方法；郑州工学院用国产 U200 压型钢板做了 12 个简支组合板和三个跨度为 2.9m 的双跨连续组合楼板的试验，得出了组合板可按普通钢筋混凝土进行承载力计算的结论，并分析了连续楼板的内力重分布过程，提出内力重分布程度与设计调幅有关的结论；上海同济大学用国产3W-DECK 压型钢板做了 7 个简支组合板和 2 个双跨连续(等跨)组合楼板的试验研究，得到了纵

5、向抗剪能力的计算公式，并提出组合连续楼板的承载力计算方法。总而言之，我国对压型钢板混凝土组合楼板的试验研究日益增多，压型钢板混凝土组合楼板的应用技术也日趋成熟，其应用与发展也越来越接近国际水准。三、压型钢板混凝土组合楼板的类型压型钢板混凝土组合楼板可分两类：（1）压型钢板仅供施工浇注混凝土做模板用的压型钢板混凝土组合楼板。它除满足施工荷载外，对板型无特殊要求，施工完成后，全部使用荷载均由混凝土承受，此时压型钢板即失去作用，这种楼板称为非组合板。非组合楼板中的压型钢板只需进行施工阶段的强度和变形计算，混凝土达到设计强度以后，压型钢板即完成作为模板的任务。这种压型钢板混凝土组合楼板的计算方法、配筋

6、构造完全遵照混凝土结构设计规范进行，因此，压型钢板叠合面不需设计齿槽，见图中的（c） 。 （2）压型钢板除做施工模板用外，在使用阶段还兼做混凝土楼板的受力钢筋，即压型钢板与混凝土共同工作，这种楼板称为组合楼板。这种组合楼板中的压型钢板表面必须设置抗剪齿槽或采取其他措施来抵抗叠合面之间的纵向剪力或垂直掀起力，它除对板型有特殊要求以外，对耐久性和防火性也有要求，见图中的（a） 、 （b） 。第一种构造形式是所作用的外力，全部由压型钢板承担的结构形式；第二种构造形式是压型钢板和混凝土组合板两者共同承受外力的结构；第三种构造形式是压型钢板仅作为钢筋混凝土的模板的结构形式，在设计和施工中，压型钢板作为模

7、板而承受混凝土浇注时的外力，本文所研究的是压型钢板和混凝土组合板。四、压型钢板混凝土组合楼板的优缺点1、施工工期短。压型钢板作为混凝土楼板的永久性模板，取消了现浇混凝土所需的模板与支撑系统及施工时的大部分临时脚手架，因而使楼板施工免除了木工的支模与拆模，与钢筋混凝土楼层结构相比，大大简化了施工工序，加快了施工进度。另外，由于压型钢板作为浇注混凝土的模板直接支承于钢梁上，且为各种工种作业提供了宽广的工作平台，因此浇注混凝土及其他工种均可多层立体作业，各楼层可以同时施工，只要整个建筑的组合楼层施工计划安排得当，就会大大缩短工期。这对规模较大的高层、超高层建筑尤其具有明显的意义。2、自重轻，节省材料

8、。压型钢板混凝土组合楼板自重轻，因而减少了钢结构梁( 柱) 的承载力，可以采用经济合理的地基基础。压型钢板不仅是永久性模板，而且起到混凝土板中受拉钢筋的作用，这就使组合楼板中不需放置受力钢筋，仅在楼板跨越处为防止混凝土板开裂，才布置钢筋，这样就节省了钢筋敷设及绑扎工作。3、减小楼层结构刚度。由于混凝土楼板作为梁结构的一个组成部分，提高了梁的刚度，高跨比可以由钢筋混凝土梁的1/61/12 降低到 1/16 。4、增加结构抗震性能。组合楼板不仅增强了竖向刚度，而且压型钢板和钢梁对混凝土楼板起着加劲肋的作用。每个楼层对整个高层建筑结构形成坚强的水平横隔，有很好的抗地震和抗侧向风力效应。5、有效利用楼

9、层结构的使用空间。不仅可以利用压型钢板在梁上的肋间空穴沟槽, 敷设室内电力管线, 而且在压型钢板底面可以焊接架设悬吊管道和天花板的轻钢骨架，充分利用了楼层结构中的空间。由于彩色钢板的采用，不作吊顶也很美观。6、与传统的木模板相比，压型钢板组合楼板施工时，减小了发生火灾的可能性。五、结束语在提倡结构外露的现代建筑中，组合板具有自然美化的优点，是一种环保型材料。当然组合板也有它的不足之处。比如，压型钢板和混凝土两者的粘结较差，需借助各种形式的剪力连接件；压型钢板截面开展，极限状态时不是全截面屈服，因此强度并不能完全利用；组合板的下表面凹凸不平，对住宅及办公楼等建筑室内需做吊顶。另外在我国组合板还是

10、一种新型构件，且压型钢板种类繁多，对组合板的设计还没形成统一的标准，因此其应用还受到很大的限制。尽管如此，但大量的实践证明，该楼板结构体系能充分利用钢材所具有的优越抗拉性能和混凝土所具有的优越抗压性能,作为一种新型的楼板结构体系形式，正被越来越多地应用于大跨结构、高耸建筑中。参考文献1周起敬，姜维山，潘泰华.钢与混凝土组合结构设计施工手册M.北京：中国建筑工业出版社，1994，47-69.2严正庭，严立.钢与混凝土组合结构计算构造手册M.北京：中国建筑工业出版社，1996，5-85.3陈世鸣.压型钢板混凝土组合楼板的承载能力研究J.建筑结构学报，2002.6，23（3）：19-25.4王连广.钢与混凝土组合结构理论与计算M.北京：科学出版社，2005，220-232.职教与成教142