压型钢板由于其结构简洁、轻巧、易于施工、经济，在建设工程中应用广泛。压型钢板不仅可以在屋面和墙面围护系统中作为受力构件承受荷载，而且可以作为组合构件的底板与混凝土结合形成压型钢板-混凝土组合楼板。在组合楼板中，压型钢板既能够当作混凝土浇筑的底模，同时又可作受力构件，减少混凝土中的配筋量。本文通过对中、美、欧三部压型钢板关于钢板挠度限值、沿长度方向的搭接长度、板端支承长度等有关构造规定的异同，分析其构造取值的原因及合理性，对我国压型钢板的构造措施提出建议。
我国有关压型钢板的技术和应用的现行标准有：国家标准GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》[1]、GB 50896—2013《压型金属板工程应用技术规范》[2]、GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》[3]、行业标准JGJ 255—2012《采光顶与金属屋面技术规程》[4]、JGJ/T 473—2019《建筑金属围护系统工程技术标准》[5]、团体标准CECS 273∶2010《组合楼板设计与施工规范》[6]等。相关美国标准有ANSI/ASCE 3-91《组合楼板结构设计标准》[7]、《金属结构体系手册》[8]，相关的英国标准有BS 5427∶2016《建筑物屋顶和墙面压型板的使用规范》[9]、欧洲标准BS EN 1994-1-1∶2004《欧洲标准4∶钢和混凝土组合结构的设计》[10]。
1 压型钢板的挠度限值
当压型钢板的挠度过大时，产生的缺陷会影响其正常使用。当压型钢板作为组合楼板的底模时，过大的挠度会导致压型钢板和混凝土不能共同协调受力，且使端板支承搭接处受力增大，不利于支承端的固定。另外，压型钢板作为屋面板使用时，过大的挠度还会带来积水问题。因此，限制压型钢板的挠度十分必要[11-12]。
1.1 中国标准
中国有关标准对压型钢板及组合楼板中的挠度限值规定见表1。
表1 现行关于压型钢板变形容许值的比较
Table 1 Comparison of the deformation permissible values of profiled steel sheets in the current normative standards
钢板坡度iGB 50018GB 50896GB 51022JGJ 255JGJ/T 473CECS 273∶2010屋面板墙面板楼面板<1/20L/250L/150L/150L/250L/200—≥1/20L/200L/150L/150L/200L/200——L/150L/100L/100—L/150——L/200————L/200(施工阶段≤1/180,且≤20 mm)
注：L为构件的跨度。
我国标准中对不同用途的压型钢板挠跨比进行了规定，屋面和墙面板相关的标准有5部，各标准对变形限值的要求不尽相同，对屋面板挠度的要求介于1/150～1/250，对墙面板的要求在1/100～1/150，对于组合楼板的挠度要求为1/200，规定了施工阶段挠度不大于1/180，且不大于20 mm的要求。GB 50018—2002[1]还规定了仅作模板使用的压型钢板上的荷载，除自重外，尚应计入湿混凝土楼板自重和可能出现的施工荷载。如施工中采取了必要的措施，可不考虑浇筑混凝土的冲击力，挠度计算时可不计入施工荷载。
1.2 美、欧标准规定
美国金属建筑制造商协会颁布的《金属建筑体系手册》[8]对压型钢板挠度限值的规定见表2。
美国ANSI/ASCE 3-91 [7]中根据组合楼板的类型对挠度要求的划分较为细致，见表3(li为板跨)。
英国BS 5427∶2016 [9]中也对压型钢板和夹芯板的挠度根据荷载类型和板材用途进行限制(表4)。
表2 MBMA标准的挠度限值
Table 2 Deflection limits of the MBMA standard
项目活荷载雪或风荷载恒荷载+活荷载屋面外墙和内部隔断起支承作用的石膏天花板L/360L/360L/240起支承作用的非石膏天花板L/240L/240L/180不起支承作用的天花板L/180L/180L/120楼板L/360—L/240脆性饰面—L/240—柔性饰面—L/120—农场建筑——L/180绿色建筑——L/120
注：L为构件的跨度。
表3 正常使用荷载下的最大允许挠度
Table 3 Maximum allowable deflection under normal service load
组合楼板类型挠度类型挠度限值施工时没有支承或可能由于大变形引起破坏的非结构构件的屋面由屋面活载引起的短期挠度li/180施工时没有支承或可能由于大变形引起破坏的非结构构件的楼面由楼面活载引起的短期挠度li/360施工时有支承或可能由大变形引起破坏的非结构构件的楼面或屋面不会由大变形引起破坏的非结构构件的楼面或屋面在非结构构件附加后产生的挠度,长期挠度需要减掉非结构构件附加前产生的挠度li/480li/240
表4 荷载作用下允许的最大挠度
Table 4 Maximum allowable deflection under load
板型复合板夹芯板荷载类型恒载恒载+屋面活荷载或雪荷载恒载+风荷载风荷载恒载+屋面活荷载或者雪荷载恒载+风荷载风荷载允许挠度屋面墙面L/500—L/200—L/90——L/120L/200—L/150——L/100
注：L为构件的跨度。
1.3 对比分析
美国标准对挠度的限值考虑了支承条件和荷载的影响，屋面板的挠度限值介于1/120～1/360之间，对墙面板的要求在1/120～1/240。欧洲标准中通过不同荷载下不同用途来考虑允许的挠度限值。屋面板的挠度限值在1/90～1/500，墙面板的挠度限值介于1/100～1/200。美、欧对挠度的限制更加细致，针对不同的荷载提出相应的要求，例如恒载+屋面活荷载或雪荷载作用下要求L/200，而恒载+风荷载作用下要求放宽至L/90，这是考虑到不同荷载的频遇值和时效性的结果，因此其挠度的限值更加合理。我国对屋面挠跨比的限值中，当屋面板坡度较小时，允许的挠度更严格，这考虑了积水对屋面的影响。但在美国标准说明中明确指出：挠度限值不是为了防止积水，应通过适当的挠度计算积水，包括由于积水引起的挠度，并考虑所有恒载、下挠、施工限值和排水设施可靠性的长期影响[13]。
对于屋面板，美国标准对屋面板的限值相比中国更为严格，同时对不同屋面和荷载的情况进行了规定。中国不同标准规定了不同屋面坡度的挠度限值，既不统一，且差异明显。对于墙板，中、美标准对于楼面板挠度的限值大致相同，美国标准限值略严格于中国标准。对于组合楼板，欧洲标准最严格，其次为美国标准，中国标准的要求最为宽松。
对比美国和中国标准关于楼板挠度的计算数值可知，无论荷载多大时，美国标准的挠度计算值均小于我国标准的挠度计算值[14]，故中国标准挠度计算数值宽松，挠度限值宽松，限值合理。从计算过程到挠度限值整体考虑，各国标准均有其合理之处。但美、欧标准规定了不同荷载情况下的挠度，分类更加细致、明确。中国各标准对挠度的限值不统一，建议中国标准统一挠度限值，并对压型钢板在不同荷载类型下的挠度进行细致划分，使其应用更加合理。
2 压型钢板-混凝土组合楼板支承长度要求
压型钢板-混凝土组合楼板的支承长度能够确保板和支座在承受荷载情况下正常工作，且保证压型钢板上栓钉安全受力。此外支承长度应能够保证在施工荷载或偶然荷载作用下，跨中下挠时，导致支承位置连接受力不利，组合楼板支座不会滑脱或倒塌。支承长度还需满足支座局部承压强度的要求。
2.1 中国标准的规定
CECS 273∶2010中规定组合楼板在钢梁上的支承长度不应小于75 mm，在混凝土梁上的支承长度不应小于100 mm，如图1所示(括号内数字适合于组合楼板支承在混凝土梁上)。
a—边跨； b—中间跨压型钢板不连续； c—中间跨压型钢板连续。
图1 组合楼板在钢梁上支承长度
Fig.1 The length of the composite slab supported on the steel beam
GB 50003—2011《砌体结构设计规范》[15]中规定的预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承长度不应小于80 mm，板端伸出的钢筋应与圈梁可靠连接，且同时浇筑；预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不应小于100 mm。在《国家建筑标准设计图集13G440大跨度预应力空心板(跨度4.2～18.0 m)》[16]中规定了采用先张法长线台座缓慢放张工业生产的大跨度预应力混凝土空心板(GLY板)在支座处的最小支承长度，见表5。
表5 GLY板在支座处的最小支承长度amin
Table 5 Minimum support length amin of the GLY board at the support mm
位置不同L下的aminL≤10 m10 m
压型钢板-混凝土组合楼板的支承长度要求与预制钢筋混凝土板的相同，GLY板的支承长度的规定与板的轴线跨度有关，支承支座区分砌体内外墙和混凝土、钢构件，但支座为混凝土和钢构件的支承长度是相同的。其中，板跨度在10～15 m时的规定和组合楼板设计与CECS 273∶2010[6]在混凝土上的支承长度相同，对其余支承长度的规定中，GLY板的规定更偏保守。
2.2 美、欧标准规定
欧洲标准BS EN 1994-1-1∶2004 [10]规定支承长度应能确保：
1)避免板和支座损坏；
2)在不损坏支座的情况下可将钢板固定在支座上，并且安装期间的偶然位移不会引起倒塌。
图2中所示的支承长度lbc和lbs不应小于如下限值：
a—边跨； b—中间跨； c—中间跨，板搭接(某些压型板的搭接在实际情况下是行不通的)。
图2 最小支承长度
Fig.2 Minimum support length
1)对于钢或混凝土上的组合板支承，lbc=75 mm且lbs=50 mm；2)对于支承在其他材料上的支承，lbc=100 mm且lbs=70 mm，其中，lbc是在混凝土梁上的支承长度，lbs是在钢梁上的支承长度。
Corus公司生产的Comflor 80组合楼板[17]在现场施工中要求不同情况的支承长度与欧洲标准中的要求基本一致，其具体要求如图3、图4所示。
a—钢梁截面； b—砌体。
图3 端支承和共用支承最小长度
Fig.3 Minimum lengths of end support and common support
a—钢梁截面； b—砌体。
图4 连续支承最小长度
Fig.4 Minimum length of continuous support
2.3 对比分析
保证最小的搭接长度是为避免板和支座的损坏以及施工过程中的活荷载导致的结构破坏，而且搭接长度还能保证在固定压型板时提供足够的螺栓锚固空间。中、欧标准均对边跨、中间跨板不连续和中间跨连续作了规定，但中国标准中支承支座的材料区分为钢和混凝土，而欧洲标准并不要求区分。考虑到混凝土梁的承压强度比钢材低，且混凝土的施工误差较大，中国标准把混凝土上的支承长度加大更为合理。欧洲标准要求边跨与中间跨的支承长度相同，而中国标准要求边跨的支撑长度(75 mm)比中间跨的支承长度(50 mm)更大。考虑到边跨梁一侧受力，适当加大支承长度有利于结构整体受力，同时边跨锚固空间更大，有利于施工作业。与欧洲标准相比，中国标准要求更为合理。
相比中国标准，欧洲标准则涉及到了压型钢板搭接的情况。压型板搭接时，组合楼板的支承长度在钢梁端的两侧均需大于50 mm，与压型钢板不连续的支承长度要求相同。
3 压型钢板纵向搭接长度
3.1 中国标准规定
GB 50018—2002[1]、GB 50896—2013[2]。GB 51022—2015[3]、JGJ 255—2012[4]、JGJ/T 473—2019[5]中均规定了压型钢板纵向搭接最小长度(表6)。
我国各标准对墙板搭接长度的要求一致，均为120 mm，但对屋面板的搭接长度要求不尽相同，变化范围为200～375 mm。屋面板的纵向搭接长度与压型板的坡度和波高有关，波高越大，坡度越小，要求搭接长度则越大。这主要是出于搭接节点处的防水考虑。只有GB 51022—2015[3]中规定屋面的搭接作防水处理，所以搭接长度的要求较低，仅为150 mm。
表6 现行中国标准关于压型钢板纵向搭接长度要求的比较
Table 6 Comparison of longitudinal overlap length requirements of profiled steel sheets in Chinese Current standards
类型波高/mm坡度i搭接长度/mmGB 50018GB 50896GB 51022JGJ 255JGJ/T473屋面≥70—350—1501)375375<70≤1/102502501501)250250<70>1/102002001501)200200墙板——120120120120120
注：1)GB 51022—2015规定屋面板在搭接处做防水处理。
3.2 美、欧标准规定
在欧洲和英国BS 5427∶2016 [9]规定外墙的纵向搭接处是不密封的。压型板外墙纵向搭接长度不应小于100 mm，以减少风、雨对其的影响。如果压型板是水平固定的，纵向搭接应密封，长度不应小于50 mm。对于夹芯板，横向和纵向的搭接长度除了应当满足上述要求外，还应满足制造商关于抗火的要求。美国标准中并未对屋面的纵向搭接做相应明确的规定。
来实公司(BHP)的设计手册[17]中指出，如果要使用纵向搭接，应当按照从天沟到屋脊的次序完成铺装，在相互搭接的两张板端部需要密封一道3 mm宽的中性硅胶。同时还指出，对于屋面，5°～15°坡度的屋面，最小搭接长度为200 mm，对于坡度超过15°的屋面，最小搭接长度取150 mm，其墙面的最小搭接长度为100 mm。
来实公司(BHP)的暗扣式KL屋面在大多数工程中通常情况下只需要一块板就能覆盖从天沟至屋脊的屋面，但在有些情况下需要用数块短板搭接后覆盖屋面，此情况下，BHP公司建议的最小端部搭接长度为150 mm，在搭接之间有12 mm宽的不会硬化的胶合带或硅胶密封防水，在板肋搭接处使用密封螺栓固定以完善防水性能，如图5所示。
固定位置选在搭接长度上部的1/3处也是为了防水考虑，若固定位置选在搭接长度下部的1/3处，存水水位更低，不利于防水(图6)。图6的搭接构造措施设置合理，同时可延长屋面使用寿命[18]。
a—固定在钢檩条上； b—固定在木檩条上。
图5 BHP暗扣式KL屋面最小搭接长度
Fig.5 Minimum overlap length of BHP hidden button KL roof
a—固定位置在搭接长度上部的1/3处； b—固定位置在搭接长度下部1/3处。
图6 BHP暗扣式KL屋面不同形式防水效果
Fig.6 Effects of different waterproof forms of BHP hidden-button KL roof
3.3 对比分析
中国对屋面板纵向搭接长度规定较长，考虑了不同坡度的防水问题和施工时搭接质量问题。 同时国内纵向搭接长度除GB 51022—2015[3]之外都没有规定密封处理。故搭接长度较长保证了压型钢板搭接处的防水性能。欧、美标准关于屋面板纵向搭接的构造要求规定较少，部分用途的压型钢板并未涉及纵向搭接长度。中国标准关于纵向搭接对不同的波高和屋面坡度下的搭接长度进行了规定，考虑了雨水渗漏的影响。另外，若使用纵向搭接，由于在搭接处做密封处理，可达到防水效果，因此国外厂家的搭接长度小于国内的相应规定。中、欧标准对于墙板的搭接长度规定基本相同，中国标准略大。
由欧洲标准中可看出，纵向搭接长度的最低要求主要由屋面的防水性能决定。如若采用密封处理，则可减小搭接长度，如若未采取密封，则较长的搭接长度也可满足屋面防水及施工涉及的一系列问题。对于中国标准，建议对纵向搭接接头部分进行密封，从而降低屋面板的搭接长度，节省钢材。
4 结束语
1)国外对于压型钢板挠度的限值规定较国内标准规定更加细致，美国标准对其按照破坏模式和荷载类型进行了划分，欧洲标准中也根据荷载类型和压型钢板的用途进行了划分。中国不同标准对挠度的限值不统一，建议中国相关标准统一挠度限值，并对压型钢板在不同荷载类型下的挠度进行细致划分，使其应用更加合理。
2)支承长度能够确保板和支座在承受荷载情况下正常工作，且保证压型钢板上栓钉安全受力，并且能够保证在施工荷载或偶然荷载作用下，组合楼板不会倒塌。中国标准关于压型钢板混凝土组合楼板支承长度的规定中对支承支座进行了区分，欧洲标准则对压型钢板重叠的情况做了规定。相比于欧洲标准，中国标准要求较为合理。
3)关于压型钢板纵向搭接长度，中国标准根据波高和坡度对搭接长度进行不同限值。欧洲标准在搭接处做密封处理，故搭接长度规定限值较小。另外，其部分板型无需搭接，可采用全长度定制，与此同时，屋面的防水问题就能得到解决。建议中国标准对纵向搭接接头部分进行密封，从而降低屋面板的搭接长度，节省钢材。
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