8.2 压型钢板组合楼板

8.2.1 压型钢板组合楼板应按下列规定进行耐火验算与防火设计：
    1 不允许发生大挠度变形的组合楼板，标准火灾下的实际耐火时间t_d应按下式计算。当组合楼板的实际耐火时间t_d小于其设计耐火极限t_m时，组合楼板应采取防火保护措施；当组合楼板的实际耐火时间t_d大于或等于其设计耐火极限t_m时，可不采取防火保护措施。

式中：t_d——无防火保护的组合楼板的设计耐火极限（min）；
      M——火灾下单位宽度组合楼板的最大正弯矩设计值；
      f_t——常温下混凝土的抗拉强度设计值；
      W——常温下素混凝土板的截面正弯矩抵抗矩。
    2 允许发生大挠度变形的组合楼板的耐火验算可考虑组合楼板的薄膜效应。当火灾下组合楼板考虑薄膜效应时的承载力不满足下式时，组合楼板应采取防火保护措施；满足时，可不采取防火保护措施。

q_r≥q （8.2.1-2）

式中：q_r——火灾下组合楼板考虑薄膜效应时的承载力设计值（kN/m²），应按本规范附录D确定；
      q——火灾下组合楼板的荷载设计值（kN/m²），应按本规范第3.2.2条确定。
8.2.2 组合楼板的防火保护措施应根据耐火试验结果确定，耐火试验应符合现行国家标准《建筑构件标准耐火试验》GB/T 9978的规定。
 

条文说明

8.2 压型钢板组合楼板
8.2.1 压型钢板组合楼板是建筑钢结构中常用的楼板形式。压型钢板使用有两种方式：一是压型钢板只作为混凝土板的施工模板，在使用阶段不考虑压型钢板的受力作用（即压型钢板、混凝土楼板不构成组合楼板）；二是压型钢板除了作为施工模板外，还与混凝土板形成组合楼板共同受力。当压型钢板只作为施工模板使用时，不需要进行防火保护。当压型钢板作为组合楼板的受力结构使用时，由于火灾高温对压型钢板的承载力会有较大影响，因此应进行耐火验算与防火设计。
    组合楼板中压型钢板、混凝土楼板之间的黏结，在楼板升温不高时就会发生失效，因此压型钢板在火灾下对楼板的承载力基本不起作用，但忽略压型钢板的素混凝土板仍有一定的耐火能力。式（8.2.1-1）给出的耐火极限为素混凝土板自身的耐火极限，此时楼板的挠度很小。
    组合楼板在火灾下可产生很大的变形，“薄膜效应”是英国Cardington八层足尺钢结构火灾试验（1995年～1997年）的一个重要发现，这一现象也出现于2001年5月台湾东方科学园大楼火灾（图16）等火灾事故中。图17为组合楼板“薄膜效应”的形成过程，最终板周边混凝土挤压形成压力环，板中央钢筋网（包括组合楼板面层的抗裂温度筋网）受拉屈服产生悬链线效应来承受竖向荷载，类似于受拉薄膜张力。楼板在大变形下产生的薄膜效应，使楼板在火灾下的承载力可比基于小挠度破坏准则的承载力高出许多。利用薄膜效应，发挥楼板的抗火性能潜能，有助于降低工程费用。

    在火灾下，组合楼板薄膜效应的大小与板块形状、板块的边界条件等有很大关系。如图18（a）所示支承于梁柱格栅上的钢筋混凝土楼板，在火灾下可能产生两种破坏模式：（1）梁的承载能力小于板的承载力能力时，梁先于板发生破坏，梁内将首先形成塑性铰[图18（b）]，随着荷载的增加，屈服线将贯穿整个楼板；在这种破坏模式下，楼板不会产生薄膜效应；（2）梁的承载力大于楼板的承载力时，楼板首先屈服，梁内不产生塑性铰，此时楼板的极限承载力将取决于单个板块的性能，其屈服形式如图18（c）所示；如楼板周边上的垂直支承变形一直很小，楼板在变形较大的情况下就会产生薄膜效应。因此，楼板产生薄膜效应的一个重要条件是：火灾下楼板周边有垂直支承且支承的变形一直很小。在本规范附录C中，给出了板块产生薄膜效应的条件。

8.2.2 由于楼板的面积很大，对压型钢板进行防火保护，工程量大、费用高、施工周期长。在有些情况下，将压型钢板设计为只作模板使用是更经济、可行的解决措施。
    当楼板内配置有足够的钢筋时，混凝土楼板自身的耐火极限极有可能达到设计耐火极限，此时组合楼板可不进行防火保护。对此，应通过标准耐火试验来测定楼板的实际耐火极限。
    压型钢板进行防火保护时，常采用防火涂料。对于防火涂料保护的压型钢板组合楼板，目前尚没有简便的耐火验算方法，因此本条规定基于标准耐火试验结果确定防火保护。