压型钢板组合楼盖的可靠性鉴定与加固★

董新元 刘仲洋 李 玥 王安安 陈 伟 汤青松

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000； 2.国网冀北电力有限公司张家口供电公司，河北 张家口 075000)

0 引言

压型钢板组合楼板是指压型钢板在施工阶段充当混凝土浇筑的永久性模板，当混凝土达到强度以后与混凝土结合在一起，在使用阶段全部或者部分起到板底受拉钢筋的作用，其与传统的钢筋混凝土楼板相比不仅省去了大量支模工作，减轻了结构自重，还能充分发挥钢材受拉和混凝土受压性能，有利于提高结构的整体稳定性，其用途除在传统钢结构设计中应用外，近年来在工程改造项目中广泛采用。

1 工程概况

某高校可再生资源试验中心既有建筑，为地上单层(局部三层)混凝土框架结构，改造工程在既有结构净化水池四周用外套钢框架增层，新增层主要功能为项目展示平台，面积约800 m2。该改造项目验收过程中，因压型钢板组合楼板施工钢筋配设与原设计存在偏差，考虑到结构安全和处理意见，特委托有相关单位对增层楼盖结构进行检测鉴定。

根据设计说明以及现场的检测，工程采用YXB76-344-688型压型钢板楼承板，C25混凝土(回弹法检测)，压型钢板厚度1.2 mm(游标卡尺检测)，组合楼板总厚度136 mm，组合楼板的有效高度(混凝土受压边缘到压型钢板重心距离)为98 mm，楼板自重取样实测，活荷载标准值取2 kN/m2。原配置的钢筋采用双向HRB400级C8@200，压型钢板的原设计配筋图如图1所示，压型钢板组合楼板施工配筋图如图2所示。

2 楼盖结构鉴定流程

根据该工程特点对于此类建筑物的检测鉴定应遵循图3所示流程，应先收集相关的设计施工资料，进行实地勘察，做好相关调查结果记录，然后对结构构件进行各项性能评定及可靠性评定，最后依据结果进行加固或给出处理方案。

3 简支单向板承载力及变形复核

根据工程的实际情况对压型钢板组合楼板进行承载力的复核计算，在验算跨中截面的承载力时按简支单向板进行受弯受剪承载力的复核，结构平面布置如图4所示，受弯承载力的计算简图如图5所示，同时为简化计算取1 m板宽，取最大跨径3 m进行计算。

3.1 承载力复核

3.1.1荷载统计

该工程的荷载统计情况如表1所示。

3.1.2承载力校核

对于压型钢板组合楼板按单向简支板进行承载力的计算，计算结果如表2所示。

表1 荷载统计

kN·m2

表2 承载力计算

3.2 使用阶段变形验算

3.3 检测结果分析

该工程主要为钢框架结构，楼板采用压型钢板组合楼板，上部用于展馆需承受较大荷载，经过上述的分析计算此压型钢板组合楼板在使用阶段的受弯承载力、受剪承载力以及变形均符合要求，因此不需要再进行正弯矩截面的加固处理。

根据现行《钢结构设计手册》规定，对于组合楼板负弯矩部位应进行混凝土裂缝宽度的验算，组合楼板混凝土层也应满足相应的构造配筋要求，以防止支座负弯矩区混凝土的受拉开裂，但是现场的勘察检测发现该压型钢板组合楼板并未配置抗裂钢筋和板面分布钢筋，也未按规范规定的在正确位置布置板底正筋，易导致承载力的不足和裂缝的开展，因此必须对此压型钢板组合楼板的负弯矩区域配置抗裂钢筋以及相应的分布钢筋[1,2]，加固计算详见第4部分。

4 加固方案

4.1 加固方案的选择

楼板在常用的补强加固方法中，主要有增大截面加固法、置换混凝土加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法等等。置换混凝土加固法，其现场湿作业较大，施工繁琐；粘贴钢板加固法采用的粘结剂为有机材料，存在耐久性、耐高温性和防火性差的问题，不适用于本次加固；粘贴纤维复合材料加固法采用的复合材料也不耐高温，容易发生火灾，考虑到要在锅炉房进行加固所以此种方法也不具有适用性[1，6]。

经过分析,此次工程加固采用增大截面加固法，通过在原有结构上补浇一层混凝土并补配一定数量的钢筋来提高原有结构的承载能力、刚度改变原有结构的自振频率，从而使使用阶段的性能得以改善，其加固效果相较于其他加固方案更明显也更经济。

4.2 加固拟解决的问题

为保证新旧混凝土整体工作时的承载能力，因此选用整体工作条件，并应对新旧混凝土结合部位进行凿毛处理，使板表面的不平度小于4 mm，并在原构件的接触面上每隔一定距离凿槽，形成剪力键，以确保整体工作[1，5]。在加固改造工程中后浇筑的混凝土在硬化过程中因为收缩会在新老混凝土结合面处产生剪应力和拉应力，如果接触面强度不够，很容易形成裂缝，不利于新老混凝土的粘结，因此对于整体工作的板，支座应配置形负钢筋，并与跨中分布筋相搭接。浇筑完毕后应在12 h内开始浇水养护，用聚乙烯薄膜和麻袋覆盖，养护不应小于15 d。

5 加固计算

当在受拉区加固矩形截面受弯构件时，其正截面受弯承载力应满足下式规定，板仍取1 m宽的板带进行计算。

(1)

α1fc0bx=fy0As0+αSfyAs

(2)

依据《钢结构设计手册》规定，计算使用阶段强边方向负弯矩时按固端板进行取值，采用塑性设计法计算，此时按多跨连续板进行承载力复核[1,2]。在计算时为简化计算此处仍然取5跨等连续板，跨度取3 m，取1 m宽板带，不考虑板拱作用截面弯矩折减，此时弯矩设计值有如下结果：

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 结论

本文结合实际工程，针对工程中出现的未设置板面负筋及分布钢筋的情况进行了鉴定与加固，得出如下结论：

1)对压型钢板组合楼板进行承载力复核时可先按简支单向板进行跨中弯矩、剪力以及使用阶段的变形验算，通过计算得到弯矩承载力设计值为23.7 kN·m大于弯矩设计值为7.852 kN·m；受剪承载力设计值为44 kN大于剪力设计值10.5 kN；变形均小于L/360，因此不需要对此结构进行正弯矩截面的加固处理。

2)对于压型钢板组合楼板负弯矩区段应满足构造配筋要求，以防止支座负弯矩区混凝土受拉开裂，在复核使用阶段强边方向负弯矩时按固端板进行取值，采用多跨连续板进行承载力的复核。

3)采用增大截面加固法对原有构件进行加固时要注意新旧混凝土面层的结合，通过分析此次加固对原有结构补浇了一层厚度为40 mm的C25混凝土，并配置了HPB300直径8 mm间距100 mm的支座负筋和HPB300直径8 mm间距200 mm的纵横向钢筋，计算分析得到正截面受弯承载力为18.56 kN·m大于负弯矩区段的最大弯矩设计值，因此满足承载力要求，加固方案可行。