CN103628606A - 一种高性能结构性组合楼板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗腐蚀性能好、耐候性能好、使用寿命长、耐火及耐候性能优越的高性能结构性组合楼板。本发明包括底板（1）、位于所述底板（1）左右两端的第一扣合部（2）和第二扣合部（3）、间隔设置于所述底板（1）中部的若干个型肋（4），相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部（2）与所述第二扣合部（3）相适配扣合连接，所述底板（1）、所述第一扣合部（2）、所述第二扣合部（3）、所述型肋（4）为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成。本发明可广泛应用于建筑结构领域。

Description

一种高性能结构性组合楼板

技术领域

本发明涉及一种建筑用高性能结构性组合楼板。

背景技术

近年来，随着高层建筑的发展，钢－混凝土组合楼板日益得到推广和应用。所谓的组合楼板，是充分利用钢材和混凝土的材料和结构特点联合成为一整体而共同工作的一种结构形式，目前使用较多的是压型钢板组合楼板。压型钢板组合楼板是一种十分合理的结构形式，它能够按其各组成部件所处的位置和特点，充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压性能好的优点，并具有良好的抗震性能、施工性能，这种结构目前被广泛应用于国内外建筑中。与普通钢筋混凝土楼板相比，压型钢板组合楼板（又称楼承板）具备以下优点：楼承板压型钢板可以作为现浇混凝土的永久模板，这样就省掉了施工中安装和拆除模板等工序，从而节省了时间和劳动力；当楼承板压型钢板安装好以后可以作为施工平台使用，同时由于不必使用临时支撑，也不影响下一层施工平面的工作；楼承板压型钢板可以作为楼板的底筋使用，减少了安装板筋的工作量；采用楼承板压型钢板可以减少楼板混凝土用量，减少的楼板自重又可以相应的减少梁、柱和基础的尺寸，提高了结构的整体性能；楼承板压型钢板的肋部可以放置水电管线，从而使结构层与管线合为一体，间接地加大了层高或降低了建筑高度，给建筑设计带来灵活性；在施工阶段，楼承板压型钢板可作为钢梁的连续侧向支撑，提高了钢梁的整体稳定承载力；在使用阶段，提高了钢梁的整体稳定性和上翼缘的局部稳定性。上述优点都可以相当大程度地缩短施工时间，减少工期，取得良好的经济效益。

现有的压型钢板楼承板多是经多道次一体滚压成型的压型板，多采用镀锌钢板制成，在其中部设有型肋以增强楼承板与混凝土的结合强度进而增强组合楼板结构的稳定性。现有的型肋分为闭口型肋和开口型肋，开口型肋底部具有较大的开口，开口导致型肋内部直接与环境空气接触；即使是闭口型肋楼承板，虽然其设计的型肋往往通过垂直立肋靠合在一起，但是由于楼承板上混凝土的重力下压，容易造成钢材的弹性形变，易造成垂直立肋无法紧密靠合在一起而出现开口，开口导致型肋内部直接与环境空气接触；因此，无论是闭口型肋和开口型肋的楼承板，都会与环境空气直接接触，长期情况下，大气中的氯离子、氧气和水份会对楼承板产生腐蚀甚至使楼承板生锈，锈蚀会应影响楼承板作为的底筋使用的效果，使其寿命缩减，最终影响建筑的结构稳定性，使其不能达到设计使用年限，尤其在沿海地区等湿度大、酸碱性高的地区此种情况更为严重，严重影响建筑的安全和使用寿命。另外，无论是闭口型肋和开口型肋的楼承板，都会与环境空气直接接触，一旦发生火灾，则楼承板的下部会与明火及高温空气接触导热，钢结构会随着温度的升高而强度急剧下降，屈服强度降低，弹性模量明显下降，进而会影响随后的温度变形和应力分布，楼承板的下表面温度可在短时间内达到1200℃，垂直立肋顶部的型肋达到400℃，最终影响建筑的结构稳定性，使其不能达到设计使用年限，严重影响建筑的安全和使用寿命。为了防止火灾给钢结构造成破坏，一般采用防火涂料和防火屏蔽对钢结构进行处理，但是上述处理不仅费工费料而且对环境有污染，甚至目前对于楼承板这类特殊的钢结构普遍没有进行防火处理，因此存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种抗腐蚀性能好、耐候性能好、使用寿命长、耐火及耐候性能优越的高性能结构性组合楼板。

本发明高性能结构性组合楼板所采用的技术方案是：本发明包括底板、位于所述底板左右两端的第一扣合部和第二扣合部、间隔设置于所述底板中部的若干个型肋，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部与所述第二扣合部相适配扣合连接，所述底板、所述第一扣合部、所述第二扣合部、所述型肋为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成。

所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C0.08～0.12％，Si0.30～0.60％，Mn0.50～1.50％，S≤0.03，Cr0.40～0.80％，Mo0.25～0.40％，Nb0.02～0.04％，P0.05～0.12％，Cu0.25～0.55％，Ni0.04～0.07％，V0.02～0.08%，N0.011～0.020％，Ti0.008～0.016％，Zr≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C0.10％，Si0.45％，Mn1.00％，S0.03，Cr0.60％，Mo0.30％，Nb0.03％，P0.10％，Cu0.40％，Ni0.55％，V0.05%，N0.015％，Ti0.008％，Zr0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述型肋包括下部的立肋及上部的楔状部。

在所述型肋的所述立肋上固定连接有加强件。

所述加强件呈“L”型，所述加强件的两边分别与所述立肋及所述底板相铆接固定。

所述楔状部的横断面为三角形或正多边形或圆形。

所述型肋自上向下形成缩口或扩口。

所述底板上间隔设置有向上凸起的纵向底板加强肋；在所述型肋上设有纵向加强筋。

所述第一扣合部、和/或所述第二扣合部、和/或所述型肋上分别设有冲压加强部。

本发明的有益效果是：由于本发明的高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成，耐火耐候钢均衡考虑了钢材的耐火性和耐候性，且使二者综合性能均达到要求，耐候性体现在大大减缓了氯离子的渗透速率，楼板的表面化学性质稳定，防止氧进入其内部，避免了楼板的氧化膨胀，使其在寿命范围内始终保持稳定状态，大大延长了使用寿命，耐火性体现在通过楼板本身的防火性能，使其在发生火灾的较长时间内，保持结构强度，从而使整个建筑仍能保证结构的稳定性，不产生垮塌；采用耐火耐候钢制造结构性组合楼板是以前没有过的，其不仅能够耐锈，使楼承板抗腐蚀延长使用寿命，而且可以在满足结构强度的情况下减薄使用，还可以裸露使用或简化涂装，从而节省维护费用和成本，可以与环境空气长期直接接触，不会影响楼承板作为的底筋使用的效果，使得建筑的结构稳定性得以保证，满足楼承板设计使用年限的要求，尤其适合在沿海地区等湿度大、酸碱性高的地区使用，保证了建筑的安全和使用寿命，同时楼承板的整体结构保证其与混凝土的牢固结合，结构强度和稳定性好；而且，其弥补了普通钢材的弱点，提高了高温时强度，使用这种钢材后，可以降低甚至不需要耐火涂层，裸露使用或简化涂装，节省维护费用和成本，可以原封不动地显示出钢材的色泽和款式，实现无防火包覆钢结构的需求；而且采用提高钢材自身的耐火性，远比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面积、减少环境污染；试验证明，在性能方面，采用本发明配方的试验用钢材600℃时的屈服强度可达350.00MPa，达到室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足耐火性能要求；盐雾试验结果，对比钢年减薄速率为2.4908mm/a，而试验用钢仅为1.1239mm/a，其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上，满足耐候性能要求；故本发明抗腐蚀性能好、耐候性能好、使用寿命长、耐火及耐候性能优越。

附图说明

图1是本发明实施例一的断面结构示意图；

图2是图1所示Ⅰ处局部放大结构示意图；

图3是本发明实施例二的断面结构示意图；

图4是本发明实施例二互相装配连接后的结构示意图；

图5是本发明实施例三的断面结构示意图；

图6是本发明实施例四的断面结构示意图；

图7是本发明实施例五的断面结构示意图；

图8是本发明实施例六的断面结构示意图；

图9是本发明实施例七的断面结构示意图；

图10是本发明实施例八的断面结构示意图；

图11是本发明实施例九的断面结构示意图。

具体实施方式

本发明的高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成。所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C0.08～0.12％，Si0.30～0.60％，Mn0.50～1.50％，S≤0.03，Cr0.40～0.80％，Mo0.25～0.40％，Nb0.02～0.04％，P0.05～0.12％，Cu0.25～0.55％，Ni0.04～0.07％，V0.02～0.08%，N0.011～0.020％，Ti0.008～0.016％，Zr≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢属低合金钢，各主要元素的目标含量如下：C0.10％，Si0.45％，Mn1.00％，S0.03％，Cr0.60％，Mo0.30％，Nb0.03％，P0.10％，Cu0.40％，Ni0.55％，V0.05%，N0.015％，Ti0.008％，Zr0.02％。

实施例一：

如图1、图2所示，本实施例的高性能结构性组合楼板是由钢板经多道次一体滚压成型的压型板，包括底板1、位于所述底板1左右两端的第一扣合部2和第二扣合部3、间隔设置于所述底板1中部的两个型肋4，所述型肋4为闭口型肋，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3相适配扣合连接，扣合连接后的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3整体形状与所述型肋4相一致，使得其具有与所述型肋4相同的功能和结构特性，整体更不易脱落，所述底板1、所述第一扣合部2、所述第二扣合部3、所述型肋4为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成，所述型肋4包括下部相贴合的垂直的立肋及上部的楔状部，相贴合的所述立肋可使板底平整美观，高性能结构性组合楼板的强度大且耐候和防火性能好，所述楔状部的横断面为倒等腰三角形，可使得所述型肋4与混凝土的接触面积增大，该高性能结构性组合楼板与混凝土的结合能力增强，受到混凝土的保护不易脱落，延长使用寿命，增强组合楼板结构的稳定性，在所述型肋4的所述立肋上固定连接有加强件5，所述加强件5呈“L”型，所述加强件5的两边分别与所述立肋及所述底板1相铆接固定，可以增加楼承板在应用时的可负荷能力，在相同材质的情况下，使得楼承板拥有更大的跨距设计能力，在相同荷载的情况下，使得楼承板可以节省更多材料，因此节省钢材、成本低、荷载能力高。

实施例二：

如图3、图4所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例一的区别在于：本实施例中，所述楔状部的横断面为正六边形，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3相扣合连接后的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3整体形状也为正六边形，可进一步使得所述型肋4与混凝土的接触面积增大，该高性能结构性组合楼板与混凝土的结合能力增强，高性能结构性组合楼板受到混凝土的保护不易脱落，延长高性能结构性组合楼板的使用寿命，增强组合楼板结构的稳定性，当然，所述楔状部的截面也可以为其它正多边形，理论上，边数越多，所述型肋4与混凝土的接触面积越大，考虑到加工情况，所述楔状部的截面多边形一般采用正六边形或正七边形或正八边形或正九边形较为合适，所述底板1上间隔设置有向上凸起的纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为弧形，当然也可以为其他形状，另外，本实施例中在所述型肋4的所述立肋上未连接加强件5。

本实施例的其余特征同实施例一。

实施例三：

如图5所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例二的区别在于：本实施例中，所述楔状部的横断面为圆形，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3相扣合连接后的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3整体形状也为圆形。

本实施例的其余特征同实施例二。

实施例四：

如图6所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例一的区别在于：本实施例中，在所述型肋4的所述立肋上未连接加强件5，而是在所述型肋4的所述立肋上设有相对的纵向加强筋41，以实现加强的目的；另外，本实施例中，所述底板1上间隔设置有向上凸起的弧形纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为弧形；另外，本实施例的所述第一扣合部2和所述第二扣合部3扣合后的形状与所述型肋4的形状不同。

本实施例的其余特征同实施例一。

实施例五：

如图7所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例一的区别在于：本实施例中，在所述型肋4的所述立肋上未连接加强件5，而是在所述型肋4的所述立肋上设有相对的纵向加强筋41，以实现加强的目的，所述纵向加强筋41位于所述立肋与所述底板1的交界处，所述纵向加强筋41的底部留有开口；另外，本实施例中，所述底板1上间隔设置有向上凸起的纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为梯形。

本实施例的其余特征同实施例一。

实施例六：

如图8所示，本实施例的高性能结构性组合楼板是由钢板经多道次一体滚压成型的压型板，包括底板1、位于所述底板1左右两端的第一扣合部2和第二扣合部3、间隔设置于所述底板1中部的两个型肋4，所述型肋4为开口型肋，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3相适配扣合连接，扣合连接后的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3整体形状与所述型肋4相一致，所述底板1、所述第一扣合部2、所述第二扣合部3、所述型肋4为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成，所述型肋4自上向下形成缩口，所述型肋4的顶部为水平面，所述型肋4的顶部水平面上设有纵向加强筋41，所述纵向加强筋41为梯形，以实现加强的目的，用于提高高性能结构性组合楼板的结构强度，所述底板1上间隔设置有向上凸起的纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为梯形。

实施例七：

如图9所示，本实施例的高性能结构性组合楼板是由钢板经多道次一体滚压成型的压型板，包括底板1、位于所述底板1左右两端的第一扣合部2和第二扣合部3、间隔设置于所述底板1中部的三个型肋4，所述型肋4为开口型肋，相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部2与所述第二扣合部3相适配扣合连接，所述底板1、所述第一扣合部2、所述第二扣合部3、所述型肋4为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成，所述型肋4自上向下形成扩口，所述型肋4的顶部为水平面，所述型肋4为梯形，该高性能结构性组合楼板整体呈梯形齿状。

实施例八：

如图10所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例七的区别在于：本实施例中，在所述型肋4的顶面上设有纵向加强筋41，所述纵向加强筋41向上凸起，在所述型肋4的顶面上于所述纵向加强筋41的两侧以及所述型肋4的侧面上分别设有若干个冲压凸起42，所述冲压凸起42呈梯形，用于提高高性能结构性组合楼板的结构强度，以实现加强的目的；另外，本实施例中，所述底板1上间隔设置有向上凸起的弧形纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为弧形；另外，所述第一扣合部2和所述第二扣合部3的形状也有所不同。

本实施例的其余特征同实施例七。

实施例九：

如图11所示，本实施例的高性能结构性组合楼板与实施例七的区别在于：本实施例中，在所述型肋4的顶面上设有纵向加强筋41，所述顶面上的所述纵向加强筋41向下凹陷，在所述型肋4的侧面上分别也设有纵向加强筋41，用于提高高性能结构性组合楼板的结构强度，以实现加强的目的；另外，本实施例中，所述底板1上间隔设置有向上凸起的弧形纵向底板加强肋11，用于加强所述底板1的强度和变形回复能力，所述加强肋11为弧形；另外，所述第一扣合部2和所述第二扣合部3的形状也有所不同。

本实施例的其余特征同实施例七。

以上实施例中的板型仅是为了说明之用，不是对本发明保护范围的限制。

经对本发明的耐火耐候钢性能的测试，无论是常温力学性能，还是在600℃的高温下的力学性能都得到了有效的改善。整体趋势是，软化处理后试验用钢的强度降低，塑性提高。随着温度的升高，屈服强度下降，由18℃时的484.20MPa降到600℃时的350.00MPa，屈服强度下降134.20MPa，下降率27.7%。软化后的试验用钢在600℃高温下的屈服强度为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3。同时，抗拉强度在高温下也呈下降趋势，并且抗拉强度的下降趋势大于屈服强度的下降趋势。经过正火后回火软化处理后的耐火耐候试验钢的室温性能均优于普通建筑用钢，在提高强度到500MPa级时，延伸率仍然高达24%以上。而且具有良好的高温性能，600℃时的屈服强度仅为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足建筑用耐火钢的要求，而普通建筑用钢在600℃时的屈服强度远远小于室温屈服强度的2/3，无法确保建筑物的承载安全。另外，对本发明的耐火耐候钢的耐蚀性能进行盐雾腐蚀实验表明，随着腐蚀时间的延长，试验用钢的失重速率的增加趋势一直要低于普碳钢，腐蚀失重的顺序为试验用钢<对比钢，这说明耐火耐候钢的耐蚀性较普通建筑用钢要好，对比钢的年减薄速率为2.4908mm/a，而试验用钢的年减薄速率仅为1.1239mm/a，其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上。综上所述，通过对本发明的耐火耐候钢进行成分设计，确定了试验用钢成分特点，得到了满足性能的耐火耐候钢试验钢材。并对其工艺性能、软化处理和耐火耐候性能进行了研究和测试。

从测试及分析中可得出如下结论。在性能方面，试验用钢常温屈服强度484.20MPa、抗拉强度573.59MPa、断后延伸率24.44%，600℃时屈服强度350.00MP，仅为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足耐火性能要求；盐雾试验结果，对比钢年减薄速率为2.4908mm/a，而试验用钢仅为1.1239mm/a，其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上，满足耐候性能要求。与其他同类钢材相比，本发明的高性能结构性组合楼板的常温力学性能更好，强度塑性较高，耐候性能优越。

本发明的耐火耐候钢的成分中，提高耐火性能的元素有Cr、Mo、Nb，提高耐候性能的元素有Cu、P、Ni、Cr，微合金强化元素有Ti、V、Nb等。另外，Zr可根据耐蚀性的要求适量添加或不添加。

本发明的高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成，耐火耐候钢均衡考虑了钢材的耐火性和耐候性，且使二者综合性能均达到要求，耐候性体现在大大减缓了氯离子的渗透速率，楼板的表面化学性质稳定，防止氧进入其内部，避免了楼板的氧化膨胀，使其在寿命范围内始终保持稳定状态，大大延长了使用寿命，耐火性体现在通过楼板本身的防火性能，使其在发生火灾的较长时间内，保持结构强度，从而使整个建筑仍能保证结构的稳定性，不产生垮塌；采用耐火耐候钢制造结构性组合楼板是以前没有过的，其不仅能够耐锈，使楼承板抗腐蚀延长使用寿命，而且可以在满足结构强度的情况下减薄使用，还可以裸露使用或简化涂装，从而节省维护费用和成本，可以与环境空气长期直接接触，不会影响楼承板作为的底筋使用的效果，使得建筑的结构稳定性得以保证，满足楼承板设计使用年限的要求，尤其适合在沿海地区等湿度大、酸碱性高的地区使用，保证了建筑的安全和使用寿命，同时楼承板的整体结构保证其与混凝土的牢固结合，结构强度和稳定性好；而且，其弥补了普通钢材的弱点，提高了高温时强度，使用这种钢材后，可以降低甚至不需要耐火涂层，裸露使用或简化涂装，节省维护费用和成本，可以原封不动地显示出钢材的色泽和款式，实现无防火包覆钢结构的需求；而且采用提高钢材自身的耐火性，远比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面积、减少环境污染；因此本发明抗腐蚀性能好、使用寿命长、耐火及耐候性能优越。

本发明可广泛应用于建筑结构领域。

Claims (10)

1.一种高性能结构性组合楼板，其特征在于：包括底板（1）、位于所述底板（1）左右两端的第一扣合部（2）和第二扣合部（3）、间隔设置于所述底板（1）中部的若干个型肋（4），相邻的所述高性能结构性组合楼板的所述第一扣合部（2）与所述第二扣合部（3）相适配扣合连接，所述底板（1）、所述第一扣合部（2）、所述第二扣合部（3）、所述型肋（4）为一体滚压成型，所述高性能结构性组合楼板采用耐火耐候钢制成。

2.根据权利要求1所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C0.08～0.12％，Si0.30～0.60％，Mn0.50～1.50％，S≤0.03，Cr0.40～0.80％，Mo0.25～0.40％，Nb0.02～0.04％，P0.05～0.12％，Cu0.25～0.55％，Ni0.04～0.07％，V0.02～0.08%，N0.011～0.020％，Ti0.008～0.016％，Zr≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分：C0.10％，Si0.45％，Mn1.00％，S0.03，Cr0.60％，Mo0.30％，Nb0.03％，P0.10％，Cu0.40％，Ni0.55％，V0.05%，N0.015％，Ti0.008％，Zr0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述型肋（4）包括下部的立肋及上部的楔状部。

5.根据权利要求4所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：在所述型肋（4）的所述立肋上固定连接有加强件（5）。

6.根据权利要求5所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述加强件（5）呈“L”型，所述加强件（5）的两边分别与所述立肋及所述底板（1）相铆接固定。

7.根据权利要求4所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述楔状部的横断面为三角形或正多边形或圆形。

8.根据权利要求4所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述型肋（4）自上向下形成缩口或扩口。

9.根据权利要求1所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述底板（1）上间隔设置有向上凸起的纵向底板加强肋（11）；在所述型肋（4）上设有纵向加强筋（41）。

10.根据权利要求1所述的高性能结构性组合楼板，其特征在于：所述第一扣合部（2）、和/或所述第二扣合部（3）、和/或所述型肋（4）上分别设有冲压加强部（42）。

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