1、1,建筑工程學院,鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),土木工程專業(yè)本科課程教學,主 講： 周 天 華,2013.11,（第3章 鋼-混凝土組合梁）,2,組合梁的分類、形式,梁,鋼包混凝土,混凝土包鋼型鋼混凝土,拉區(qū)鋼 壓區(qū)混凝土,類型1,類型2,類型3,本章內(nèi)容,3,組合梁的分類、形式,梁,拉區(qū)鋼 壓區(qū)混凝土,類型1,4,1. 完全組合梁本課程主要學習的重點內(nèi)容,按受力形式分類,2. 非組合梁實際不是組合梁，工程中應(yīng)用少。,3. 部分組合梁了解,5,高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 99-98 彈性設(shè)計； 塑性設(shè)計。,依據(jù)規(guī)范：,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB500172003 僅有塑性設(shè)計。,6,鋼混凝土組合梁設(shè)計內(nèi)

2、容,重點掌握完全抗剪連接組合梁的設(shè)計方法；,設(shè)計內(nèi)容,彈性方法,塑性方法,鋼梁,壓區(qū)砼換算為鋼,施工階段,使用階段,有無支撐,？,短期,長期,抗彎 抗剪 折算應(yīng)力 連接件 撓度 穩(wěn)定 裂縫,截面砼和鋼均達設(shè)計強度,7,通過剪力連接件將混凝土板與鋼梁連接成整體，形成鋼與混凝土組合梁。在這種組合梁中，混凝土與鋼梁共同受力，協(xié)調(diào)變形。這種組合梁能夠充分的利用鋼材所具有的抗拉性能和混凝土所具有的抗壓性能，從而使這兩種不同性能的材料得到合理的利用。,3.1 概 述,8,鋼與混凝土組合梁截面由鋼梁、翼板(或加板托）和抗剪連接件等組成，見圖3.1.1。,3.1.1 鋼-混凝土組合梁的組成,9,10,（1）現(xiàn)

3、澆鋼筋混凝土翼緣板，見圖3.1.2,1、翼緣板,11,（2）預(yù)制鋼筋混凝土翼緣板，見圖3.1.3,12,（3）壓型鋼板翼緣板（見圖3.1.4）,13,組合梁中的鋼梁截面一般有以下幾種： （1）工字鋼梁 （2）箱形鋼梁 （3）輕鋼桁架及普通鋼桁架梁 （4）蜂窩式梁,2、鋼梁,14,15,為了保證板與鋼梁上下結(jié)構(gòu)有效的共同工作，必須在交界面上設(shè)置抗剪連接件。抗剪連結(jié)件的形狀應(yīng)保證既能保證抗剪滑移又能抵抗掀起力的作用。,3 、抗剪連接件,16,鋼與混凝土組合梁抗剪連接件種類及示意圖,17,由混凝土翼緣板與鋼梁組成的組合梁，若兩者交界面上之間無連接措施時，則在豎向荷載作用下，混凝土翼緣板截面和鋼梁的彎

4、曲相互獨立，見圖3.1.7各自有中和軸。若忽略交界面上的摩擦力，交界面上僅有豎向壓力，二者必然發(fā)生相對水平滑移錯動。所以，其受彎承載力為混凝土板截面受彎承載力和鋼梁截面受彎承載力之和。這種梁成為非組合梁。,3.1.2 組合梁工作的基本原理,非組合梁,18,3.1.2 組合梁工作的基本原理,非組合梁,19,若在鋼梁的上翼緣設(shè)置足夠的抗剪連接件并深入混凝土板形成整體，則可阻止混凝土板與鋼梁之間產(chǎn)生的相對滑移，使二者的彎曲變形協(xié)調(diào)，共同承擔荷載作用，即形成組合梁。 在荷載作用下，組合梁截面僅有一個中和軸，混凝土板主要承受壓力，鋼梁主要承受拉力。,3.1.2 組合梁工作的基本原理,組合梁,20,3.1

5、.2 組合梁工作的基本原理,組合梁,本課程重點學習組合梁,21,組合梁截面分析方法有彈性理論方法和考慮截面塑性變形發(fā)展的塑性理論計算方法。 1、彈性理論計算方法 彈性理論計算方法就是材料力學方法。這種計算方法適合組合梁構(gòu)件的施工階段計算。 2、塑性理論計算方法 塑性理論計算方法適用與計算承受靜力荷載或間接動力荷載作用下的組合梁截面計算。計算時考慮構(gòu)件截面上的應(yīng)力重分布。,3.1.3 組合梁截面分析方法,22,3.1.4 組合梁的施工方法,組合梁的施工方法主要有以下兩種：,1. 施工階段組合梁下不設(shè)臨時支撐 對施工階段不設(shè)臨時支撐的組合梁，計算分析時應(yīng)按兩階段考慮： （1）在施工階段，即混凝土板

6、的強度達到75%以前，鋼梁的自重、混凝土板的自重和施工活荷載由鋼梁承受，并按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的方法計算； （2）在使用階段，即當混凝土板的強度達到75%的設(shè)計強度后，用彈性理論計算承載力時，使用荷載和第二階段增加的恒載由組合截面承受。用塑性理論方法計算時，則全部荷載由組合梁承受。,23,3.1.4 組合梁的施工方法,2. 施工階段組合梁下設(shè)臨時支撐 施工階段在組合梁下設(shè)置臨時支撐，臨時支撐的數(shù)量根據(jù)組合梁的跨度大小來確定，當跨度L大于7m時，支撐不應(yīng)少于3個，當跨度L小于7m時，可設(shè)置12個支撐。支撐設(shè)置的精確數(shù)量應(yīng)根據(jù)施工階段的變形來確定。這時，組合梁不必進行施工階段的計算，按使用階段進行

7、計算，全部荷載均由組合梁承受。設(shè)置臨時支撐可以減少組合梁在使用階段的撓度，但需要較多的連接件來抵抗鋼梁與混凝土板之間的相對滑移。,24,3.2.1 材料 1.混凝土 強度等級不低于C20。 2.鋼筋 混凝土板中一般采用HPB235與HRB335。 3.鋼材 宜采用Q235與Q345。, 3.2 構(gòu)造要求,25,1、組合梁的截面高度 簡支梁組合梁的高跨比為1/181/12,一般取1/15. 2、混凝土樓板的厚度 當樓板采用壓型鋼板組合板時, 壓型鋼板凸肋頂至混凝土板頂混凝土板厚度不應(yīng)小于50mm. 當樓板采用普通鋼筋混凝土板時,混凝土板的厚度不應(yīng)小于100mm. 組合梁混凝土板厚，一般以10mm

8、為模數(shù)，經(jīng)常采用的板厚為100mm、120mm、140mm、160mm 。 3、混凝土板的有效寬度,3.2.2 截面尺寸,26,3、混凝土板的有效寬度,27,板托頂部的寬度與板托高度之比應(yīng)不小于1.5,且板托的高度不應(yīng)大于混凝土板得厚度的1.5倍,4、板托尺寸,28,（1）截面尺寸 組合梁中的鋼梁,其截面高度不應(yīng)小于組合梁截面高度(包括板托)的 ,即 （2）截面形狀和加勁肋,5、鋼梁,29,3.2.3 主、次梁的連接,30,3.3.1 組合梁正截面受力性能 由試驗結(jié)果知；從加荷到破壞，組合梁正截面經(jīng)歷彈性、彈塑性和塑性三個受力階段，見圖3.3.1, 3.3 組合梁試驗結(jié)果分析,彈性,彈塑性,塑

9、性,A,B,31,32,簡支組合梁破壞形態(tài),33,連續(xù)組合梁破壞形態(tài),34,1、彈性階段 在荷載作用初期，組合梁整體工作性能良好，荷載變形曲線基本上呈線性增長，當荷載達極限荷載的50%左右時，鋼梁的下翼緣開始屈服，而鋼梁其它部分還有還處于彈性工作狀態(tài) 2、彈塑性階段 加荷至混凝土翼緣板板底開裂后，鋼梁的應(yīng)變速率加快，組合梁的變形增長速度大于荷載的增長速度，荷載變形曲線開始偏離原來的直線。當鋼梁下翼緣達到曲服后，組合梁的撓度變形顯著增大，組合梁的工作進入彈塑性階段,3.3.1 組合梁正截面受力性能,35,3、塑性階段 加荷至破壞荷載的90以上時，組合梁跨中的撓度變形大幅度增長，荷載變形曲線基本呈

10、水平趨勢發(fā)展，此時組合梁的工作已進入塑性工作階段。,3.3.1 組合梁正截面受力性能,36,圖3.3.3 組合梁截面實測應(yīng)變圖,3.3.1 組合梁正截面受力性能,37,3.3.2 組合梁交接面的滑移特征,38,2、影響組合梁交接面上滑移的因素 （1）由圖3.3.4可以看出，在荷載作用初期，荷載滑移曲線明顯呈線性關(guān)系，當荷載達到極限荷載的70%時，滑移增長速度明顯大于荷載的增長速度。 （2）連接件的剛度對滑移分布有著重要的影響。 （3）混凝土的強度對組合梁交接面上滑移有一定的影響。,3.3.2 組合梁交接面的滑移特征,39,3.4.1 截面幾何特征值 1、換算截面 組合梁在正彎矩作用下按彈性理論

11、進行截面分析時，應(yīng)根據(jù)截面應(yīng)變相同且總內(nèi)力不變的原則，將受壓混凝土板的有效寬度折算成與鋼材等效的換算截面寬度，見圖3.4.1。 即：把混凝土換算為鋼, 3.4 組合梁按彈性理論分析,40,1、換算截面,y0,圖3.4.1,41,（1）荷載短期效應(yīng)組合時 （3.4.1） （2）荷期長期效應(yīng)組合時 （3.4.2） 式中 混凝土翼板換算為鋼材的等效寬度； 混凝土翼板的有效寬度； 鋼材彈性模量E與混凝土模量Ec的比值 。,1、換算截面,42,(3.4.3) 第個單元的截面面積,對混凝土單元需將其換算成鋼材單元進行計算 ； 第個單元重心軸距截面頂邊得距離。 當考慮混凝土得徐變影響時,應(yīng)將公式3.4.2代

12、入公式3.4.3進行計算,即可求得考慮混凝土徐變影響的組合截面的重心軸距組合截面頂邊的距離,并用 表示。,2、換算截面重心軸(中和軸)的位置,43,（1）中和軸在板內(nèi)（見圖3.4.2）,3、荷載短期效應(yīng)組合下截面彈性抵抗矩,44,3、荷載短期效應(yīng)組合下截面彈性抵抗矩（中和軸在板內(nèi)）,45,（2）中和軸在板下（見圖3.4.3）,3、荷載短期效應(yīng)組合下截面彈性抵抗矩,46,3、荷載短期效應(yīng)組合下截面彈性抵抗矩（中和軸在板下）,47,組合梁在永久荷載的長期作用下,受壓翼緣混凝土發(fā)生徐變,將使混凝土翼緣的應(yīng)力減小,鋼梁的應(yīng)力增大。為了在計算中反映這一效應(yīng),可將混凝土翼緣板有效寬度內(nèi)的截面面積除以2換算

13、成鋼材截面面積。 此情況下,組合截面的中和軸一般位于鋼梁的截面內(nèi)（見圖3.4.3）。換算后的組合截面面積、慣性矩、對鋼梁上翼緣、下翼緣的抵抗矩以及對組合梁頂面的抵抗矩為按下式計算:,4、考慮混凝土徐變的截面抵抗矩,48,4、考慮混凝土徐變的截面抵抗矩,49,在樓板的混凝土未達到強度設(shè)計值以前，全部荷載由組合梁中的鋼梁承受，所以，施工階段只需對鋼梁進行計算，其計算內(nèi)容為；鋼梁的正應(yīng)力計算、剪應(yīng)力計算、整體穩(wěn)定計算和鋼梁撓度計算。此時稱為組合梁的第一受力階段。 在施工階段,當鋼梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過表3.4.1規(guī)定數(shù)值時,可不進行整體穩(wěn)定驗算 。,3.4.2 施工階段組合梁計算,5

14、0,（1）永久荷載 混凝土板、模板及鋼梁的自重。 （2）可變荷載 1） 施工活荷載；工人、施工機具及設(shè)備等自重。 2） 附加活荷載 附加管線、混凝土堆放、混凝土泵等以及過量沖擊效應(yīng)適當?shù)脑黾雍奢d。,1、荷載計算,51,（1）單向彎曲 鋼梁在單向彎矩 的作用下，其截面的正應(yīng)力應(yīng)滿足下式要求： （2）雙向彎曲 鋼梁在雙向彎矩和的共同作用下，其截面正應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求：,2、鋼梁正應(yīng)力計算,52,式中 繞X軸和Y軸的彎矩設(shè)計值，對工字 形截面， X軸為強軸 Y軸為弱軸； 對X軸和Y軸的凈截面抵抗拒； 截面塑性發(fā)展系數(shù)，工字形截面分別 取1.05、1.2，箱形截面均取1.05； 鋼材的抗彎強度設(shè)計值。

15、,2、鋼梁正應(yīng)力計算,53,當鋼梁當受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度比值 （圖3.4.4 ），但能滿足下列公式要求時，應(yīng)取 。 對于工字截面梁 對于箱形截面梁,2、鋼梁正應(yīng)力計算,54,在主平面內(nèi)受彎的實腹式鋼梁,其腹板的剪應(yīng)力應(yīng)滿足下列條件： 4 、鋼梁的整體穩(wěn)定性 組合梁中的鋼梁部件,當其受壓翼緣的自由長度與寬度比值超過表3.4.1中規(guī)定的限值時,應(yīng)按下式驗算樓板混凝土未凝固前的鋼梁整體穩(wěn)定性：,3、鋼梁剪應(yīng)力計算,55,組合梁施工階段荷載短期效應(yīng)組合，簡支鋼梁在均布荷載作用下的撓度，按下式進行驗算： 施工階段作用于鋼梁上的均布荷載值; 、 鋼梁的跨度和截面慣性矩; 鋼材的彈性模量.,5、鋼

16、梁撓度驗算,56,在使用階段，混凝土翼緣板強度達到強度的設(shè)計值，混凝土翼緣板與鋼梁形成了整體，此時，應(yīng)按組合梁進行計算。采用彈性理論計算時，要根據(jù)計算要求采用換算截面。使用階段后加的荷載由組合梁來承受（稱為第二受力階段），此時，鋼梁的應(yīng)力計算應(yīng)考慮兩階段的應(yīng)力疊加，組合梁混凝土翼緣板的應(yīng)力則只考慮使用階段所加的應(yīng)力影響。,3.4.3 使用階段計算,57,1、適用范圍 符合下列情況之一的組合梁,應(yīng)按彈性理論進行截面分析和截面應(yīng)力力計算。 （1）組合梁內(nèi)鋼梁翼緣或腹板的板件的寬厚比值大于表3.4.1規(guī)定的限值,且其組合梁截面的中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)。 （2）在設(shè)計荷載作用下,可能因交替發(fā)生受拉、受壓

17、屈服使材料產(chǎn)生低周期疲勞破壞的構(gòu)件。 （3）組合梁的中和軸雖位于鋼梁截面內(nèi)，但鋼梁翼緣和腹板的板件寬厚比均能滿足表3.4.1的要求。,3.4.3 使用階段計算,58,(1)鋼梁部件拉應(yīng)力小于鋼材的屈服強度,混凝土最大壓應(yīng)力小于0.5倍軸心抗壓強度。 (2)鋼梁寬厚比較大,鋼梁受力后,截面尚未出現(xiàn)塑性化以前,受壓翼緣和腹板有可能發(fā)生局部屈曲。,2、適用條件,59,(1)計算假定 1)鋼材和混凝土均為理想的彈性材料； 2)鋼梁和混凝土板之間的相對滑移很小,可以忽略 不計, 接截面在彎曲后仍保持平面； 3)截面應(yīng)變符合平截面假定； 4)不考慮組合梁混凝土翼緣板內(nèi)鋼筋； 5)不考慮混凝土開裂影響； 6

18、)當鋼筋混凝土樓板下邊設(shè)置板托時,不考慮混凝 土板托影響。,3、組合梁正應(yīng)力計算,60,當將組合梁中混凝土等效換算成鋼材以后,即可認為組合梁的截面是由單一材料鋼材組成,組合截面的正應(yīng)力可以用材料力學的公式計算。 1)當組合梁下設(shè)置臨時支撐時,按一階段受力設(shè)計,梁上的荷載全部由組合截面承擔。當不考慮混凝土徐變的影響時,其截面應(yīng)力可按下式計算：,(2)組合梁正應(yīng)力計算,61,A、中和軸在板內(nèi) 對鋼梁上翼緣 對鋼梁下翼緣 對組合梁頂部混凝土,(2)組合梁正應(yīng)力計算,62,B、中和軸在板下 對鋼梁上翼緣 對鋼梁下翼緣 對組合梁頂部混凝土,(2)組合梁正應(yīng)力計算,63,式中 全部荷載對組合梁產(chǎn)生的正彎矩

19、; 鋼材的抗拉和抗彎強度設(shè)計值; 混凝土抗壓強度設(shè)計值； 、 、 組合梁的組合截面對鋼梁上翼緣、 下翼緣和混凝土頂?shù)牡挚咕亍?2)當組合梁下設(shè)置臨時支撐時,按一階段受力設(shè)計,梁上的荷載全部由組合截面承擔。當考慮混凝土徐變的影響時,其截面應(yīng)力可按下式計算:,(2)組合梁正應(yīng)力計算,64,A、中和軸在板內(nèi) 對鋼梁下翼緣 對組合梁頂部混凝土 B、中和軸在板下 對鋼梁下翼緣,(2)組合梁正應(yīng)力計算,65,對組合梁頂部混凝土 式中 永久荷載對組合梁產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值 扣除永久荷載后的可變荷載對組合梁產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值。 3)當組合梁下不設(shè)置臨時支撐時,按兩個階段受力設(shè)計,這時不考慮長期荷載作用下混凝土徐變的

20、影響,其截面應(yīng)力可按下式計算：,(2)組合梁正應(yīng)力計算,66,對鋼梁下翼緣 對組合梁頂部混凝土 式中 施工階段的永久荷載對組合梁產(chǎn)生的彎 矩設(shè)計值； 使用階段的永久荷載與可變荷載對組 合梁產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值。,(2)組合梁正應(yīng)力計算,67,(1)計算原則 1) 計算組合梁的剪應(yīng)力時，應(yīng)考慮施工階段和使用階段不同工作截面和受力特點； 2) 在樓板混凝土未硬化之前，施工階段的全部荷載由組合梁的鋼梁承擔，鋼梁的剪應(yīng)力按鋼梁截面進行計算，當樓板的強度達到混凝土的設(shè)計強度后，后加的使用階段荷載由組合梁來承擔，其鋼梁的剪應(yīng)力按組合截面計算； 3) 組合梁的鋼梁的實際剪應(yīng)力，等于鋼梁分別按兩階段產(chǎn)生的剪應(yīng)力之

21、和。,4、組合梁豎向受剪承載力計算,68,(2)剪應(yīng)力計算公式 1）第一受力階段 在施工荷載作用下,鋼梁截面剪應(yīng)力分布（見圖3.2.18b),剪應(yīng)力按下式計算： 式中 施工階段的可變荷載和永久荷載在鋼梁上產(chǎn) 生的剪力設(shè)計值; 剪應(yīng)力驗算截面以上的鋼梁截面面積對 鋼梁中和軸S-S的面積矩； 、 鋼梁的腹板厚度和毛截面的慣性矩。,4、組合梁豎向受剪承載力計算,69,2) 第二受力階段 組合梁在使用階段增加的荷載作用下,其鋼梁的剪應(yīng) 力按下式計算：,4、組合梁豎向受剪承載力計算,70,式中 使用階段總荷載(可變加永久)減去施工 階段總荷載對組合梁產(chǎn)生的剪力設(shè)計值； 剪應(yīng)力計算截面以上的鋼梁截面對組合

22、 截面(組合梁換算截面)中和軸0-0的面積 矩； 組合梁換算截面的慣性矩. 3)總的剪應(yīng)力 a、當組合截面的中和軸0-0位于鋼梁截面內(nèi)時，鋼 梁總剪應(yīng)力按 計算（見圖3.4.6d）。,4、組合梁豎向受剪承載力計算,71,b、當組合截面的中和軸0-0位于混凝土翼緣或板 托內(nèi)時，鋼梁剪應(yīng)力的驗算截面取鋼梁腹板與翼緣的 交接面，此處鋼梁的剪應(yīng)力最大。 (3) 抗剪強度驗算 式中 鋼材的抗剪強度設(shè)計值。,4、組合梁豎向受剪承載力計算,72,在梁腹板與翼緣交接處同時作用有很大的法向 應(yīng)力和剪應(yīng)力，為此，必須驗算其主應(yīng)力。鋼梁的 主應(yīng)力應(yīng)分別滿足下列條件：,5、主應(yīng)力計算,73,1、適用范圍 符合下列條件

23、、且混凝土翼板與鋼梁部件之間實現(xiàn)完全抗剪連接的組合梁，其使用階段應(yīng)按塑性理論進行截面分析和承載力計算。 (1)在設(shè)計荷載作用下，不會因交替發(fā)生受拉屈服和受壓屈服使材料低周疲勞破壞的構(gòu)件； (2)組合梁的中和軸位于混凝土受壓翼緣板面內(nèi)； (3)組合梁的塑性中和軸雖位于其鋼梁部件的截面內(nèi)，但鋼梁翼緣和腹板的板件寬厚比均滿足表3.4.1的要求。, 3.5 組合梁按塑性計算理論分析,74,（1）組合梁截面應(yīng)全截面塑性化，即鋼材的力學性能 應(yīng)滿足以下條件： 1)強屈比 2)伸長率 3)極限應(yīng)變 （2）組合梁中鋼梁,在出現(xiàn)全截面塑性化之前,受壓翼 緣和腹板不發(fā)生板件的局部屈曲; （3）應(yīng)設(shè)置側(cè)向支承桿,以

24、控制鋼梁的側(cè)向變形和彎扭 變形.,2、適用條件,75,1、計算假定 （1）塑性中和軸以下的型鋼截面，其拉應(yīng)力全部達到鋼 材抗拉強度設(shè)計值 ； （2）塑性中和軸以上的型鋼截面，其壓應(yīng)力全部達到鋼 材的抗壓設(shè)計強度 ； （3）塑性中和軸以上的混凝土截面均勻受壓,其壓應(yīng)力全 部達到混凝土的抗壓強度設(shè)計值 ； （4）塑性中和軸以下的混凝土截面,假定全部開裂而不再 受力；,3.5.1 組合梁受彎承載力計算,76,（5）組合梁受到負彎矩作用時，混凝土翼緣板有效 寬度內(nèi)的縱向鋼筋，其拉應(yīng)力全部達到鋼筋的抗拉強度 設(shè)計值 ； （6）若鋼筋混凝土板的支座處設(shè)置了混凝土板托， 確定組合梁截面尺寸時，混凝土板托的截

25、面尺寸不計。 2、正彎矩作用區(qū)段承載力計算公式 （1）塑性中軸位于混凝土受壓翼板內(nèi)(圖3.5.1), 即 時，,1、計算假定,77,式中 正彎矩設(shè)計值,2、正彎矩作用區(qū)段承載力計算公式,78,混凝土翼緣板受壓區(qū)高度； 鋼梁截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng) 力合力間的距離； 鋼梁的截面面積； 鋼材的抗拉、抗壓、抗彎強度設(shè)計值； 混凝土抗壓強度設(shè)計值。 （2）塑性中和軸在鋼梁腹板內(nèi) (圖3.5.2)， 即 時，,2、正彎矩作用區(qū)段承載力計算公式,79,2、正彎矩作用區(qū)段承載力計算公式,80,式中 鋼梁的受壓區(qū)截面面積; 鋼梁受拉區(qū)截面形心至混凝土翼板受壓區(qū) 截面形心的距離; 鋼梁受拉區(qū)截面形心至鋼

26、梁受壓區(qū)截面形 心的距離.,81,3、負彎矩區(qū)段承載力計算(見圖3.5.3),82,式中 負彎矩設(shè)計值； 、 鋼梁塑性中和軸(平分鋼梁截面積的軸 線)以上和以下截面對該軸的面積矩； 負彎矩區(qū)混凝土翼板有效寬度范圍內(nèi)的 縱向鋼筋截面面積； 縱向鋼筋截面形心至組合梁塑性中和軸 之間的距離； 組合梁塑性中和軸至鋼梁塑性中和軸 的距離。當組合梁塑性中和軸在鋼梁 腹板內(nèi)時,可取 ；當 該中和軸在鋼梁翼緣內(nèi)時,可取鋼梁塑 性中和軸至腹板上邊緣的距離。,83,1、采用塑性設(shè)計法計算組合梁的承載力時,對于受 正彎矩作用組合梁截面,可不計入彎矩與剪力的相互影響； 對負彎矩作用的組合梁截面,當滿足時 ,不考 慮彎

27、矩和剪力的相互影響。 2、簡支組合梁若按塑性設(shè)計方法分析時,不考慮混 凝土翼緣板及其板托參與承擔剪力。,3.5.2 組合梁受剪承載力計算,84,3、組合梁截面的全部剪力,假定僅由其鋼梁部件的腹板承擔,其受剪承載力按下式計算： 式中 組合梁內(nèi)鋼梁部件截面高度； 組合梁內(nèi)鋼梁部件截面的厚度； 鋼材的抗剪強度設(shè)計值。,85,3.6.1構(gòu)造要求 1、一般構(gòu)造要求 抗剪連接件的作用是抵抗水平剪力和豎向掀起力，其設(shè)置應(yīng)符合以下規(guī)定: （1）栓釘連接件釘頭下表面或槽鋼連接件上翼緣下表面應(yīng)高出翼緣板底部鋼筋頂面30mm； （2）連接件沿梁跨度方向的最大間矩不應(yīng)大于混凝土翼板（包括板托）厚度的4倍,且不應(yīng)大于4

28、00mm；, 3.6 抗剪連接件的設(shè)計,86,（3）連接件的外側(cè)邊緣至鋼梁翼緣板邊緣的距離 不應(yīng)小于20mm； （4）連接件的外側(cè)邊緣至混凝土翼緣板邊緣的距 離不應(yīng)小于100mm； （5）連接件的頂面混凝土保護層的厚度不應(yīng)小于 15mm。,3.6.1 構(gòu)造要求,87,栓釘是采用自動焊接機焊于鋼梁翼緣上，焊接時使用配件瓷環(huán)，在自動拉弧焊接的過程中能隔氣、保溫、檔光，防止溶液飛濺。 1）栓釘?shù)墓Q直徑 8mm、10mm、13mm、16mm、19mm及22mm，常用的為后4種； 2）栓釘?shù)拈L度不應(yīng)小于桿徑的4倍；,2、各種抗剪連接件的構(gòu)造要求 （1）栓釘連接件,88,89,3）當栓釘?shù)奈恢貌徽龑︿摿?/p>

29、腹板時,如鋼梁上翼緣承受拉力，則栓釘桿直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的1.5倍，如鋼梁的上翼緣不承受拉力，則栓釘桿直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的2.5倍； 4）栓釘沿梁跨方向間距不應(yīng)小于桿徑6倍，垂直于梁跨方向的間距不應(yīng)小于桿徑4倍,見圖3.6.1；,90,5）用壓型鋼板作底模的組合梁,栓釘桿直徑不宜大于19mm,混凝凸肋寬度不應(yīng)小于栓釘直徑的2.5倍；栓釘高度 應(yīng)滿足 （圖3.6.2 ）。,3.6.1 構(gòu)造要求,91,（2）彎筋連接件 1）彎起鋼筋應(yīng)成對稱布置,直徑不應(yīng)小于12mm,彎起角一般為450,彎折方向應(yīng)與混凝土翼板對鋼梁的水平剪力方向相一致（見下圖）。,92,2)在梁的跨中區(qū)段可能發(fā)生縱

30、向水平剪應(yīng)力變號處,應(yīng)在兩個方向均設(shè)置彎起鋼筋； 3)每根彎起鋼筋從彎起點算起的總長度不應(yīng)小于25 ,其中的水平段長度不應(yīng)小于10 ； 4)彎起鋼筋連接件沿梁長方向的間距應(yīng)宜小于混凝土翼緣板（包括板托）0.7倍； 5)彎起鋼筋與鋼梁連接的雙側(cè)焊縫的長度應(yīng)不小于4(HPB235鋼筋)或5d(變形鋼筋), 為鋼筋直徑；,93,（3）槽鋼連接件 1)槽鋼連接件翼般采用Q235鋼軋制的小型槽鋼. 2)槽鋼連接件的開口方向應(yīng)與板梁疊合面縱向水平剪力方向一致,見圖3.6.4。,94,3)槽鋼連接件沿梁跨度方向的間距不應(yīng)大于混凝 土翼板(包括板托)厚度的4倍,且不應(yīng)大于400mm. 3、鋼梁頂面不得涂刷油漆

31、,并應(yīng)在澆混凝土樓板之 前清除鐵繡、焊渣及其它雜質(zhì)。 4、梁端連接件 （1）組合梁的端部,應(yīng)在鋼梁頂面焊接兩端連接件,以 承受因混凝土干縮所引起的應(yīng)力. （2）梁端連接件一般采用工字鋼上加焊水平錨筋,見 圖3.6.5. （3）梁端連接件的工字鋼上的錨筋,其直徑和根數(shù)根 據(jù)計算來確定.,95,96,1、栓釘連接件的受力性能,3.6.2 抗剪連接件受力性能,97,2、彎筋連接件的受力性能 3、槽鋼連接件的受力性能,98,1、圓柱頭焊釘連接件承載力 組合梁中栓釘連接件主要承受側(cè)壓力，栓釘?shù)某休d力隨其長度的增加而增加,但當栓釘?shù)拈L度與直徑之比大于4之后,承載力的增長有限。 （1）普通混凝土翼緣板 栓釘

32、的承載力設(shè)計值可按下列公式計算，或 查表3.6.1。,3.6.3 單個抗剪連接件承載力,99,式中 混凝土的彈性模量; 圓柱頭焊釘(栓釘)釘桿截面面積; 圓柱頭焊釘(栓釘)抗拉強度設(shè)計值; 栓釘材料抗拉強度最小值與屈服強度之比. 當栓釘材料性能等級為4.6級時,取 ， 。,100,（2）壓型鋼板混凝土翼板 其疊合面上的栓釘連接件受剪承載力設(shè)計值,應(yīng)按下列兩種情況分別乘以折減系數(shù). 1、型鋼板底凸肋平行于鋼梁 2、壓型鋼板底凸肋垂直于鋼梁,101,式中 混凝土凸肋底平均寬度，肋底上部寬度小 于下部寬度時，見圖3.6.2，取上部寬度； 混凝土凸肋高度； 栓釘高度； 在梁某截面處一個肋中布置的栓釘數(shù)

33、多于 3個時,按3個計算。,102,（1）受剪承載力計算 槽鋼連接件的受剪承載力設(shè)計值可按下式計算或查表3.6.2。 式中 槽鋼翼緣的平均厚度； 槽鋼腹板的厚度； 槽鋼的長度； 混凝土的抗壓強度設(shè)計值。 （2）焊縫計算 槽鋼連接件通過肢尖、肢背兩條角焊縫與鋼梁相連,角焊縫高度按承受該連接件的抗剪承載力 計算。,2、槽鋼連接件承載力,103,3、彎筋連接件承載力 式中 一根彎起鋼筋連接件的截面面積； 鋼筋的抗拉強度設(shè)計 。 3.6.4 連接件的計算和配置 1、抗剪連接件數(shù)量的確定 完全抗剪連接組合梁的抗剪設(shè)計應(yīng)保證梁截面 在達到受彎承載力之前交界面不發(fā)生連接件的受彎 破壞,因此,最大彎矩截面至零

34、彎矩截面之間區(qū)段(剪 跨區(qū))內(nèi)的抗剪連接件數(shù)量按下式算:,104,式中 單個連接件的受剪承載力； 剪跨區(qū)內(nèi)混凝土翼緣板和交界面上的縱向剪力值。 2、剪跨區(qū)段的劃分 對組合梁進行抗剪連接計算時,應(yīng)根據(jù)梁的彎矩圖形,以支座點、彎矩絕對值最大點和零彎矩點劃界,將梁劃分為若干個剪力段, 并逐段進行計算。,105,3、剪跨區(qū)縱向剪力值計算 剪跨區(qū)縱向剪力值與梁設(shè)計方法相對應(yīng)，分別采用塑性計算方法和彈性計算方法。 （1）抗剪連接件的彈性計算方法,106,1）當不考慮混凝土翼緣板的混凝土徐變時，按下式計算： 式中 混凝土翼緣板的換算截面繞整個換算截面 重心軸的面積矩； 整個截面繞換算截面自身重心軸的慣性矩。

35、 由于I0/S0為常量，所以單位長度的縱向剪力Vis與該處 的豎向剪力Vi成正比。,107,設(shè)該處連接件的間距為ui ，則該連接件所承受的縱向 剪力(即一個抗剪連接件所承受的縱向剪力)為：,108,2) 當考慮混凝土翼緣板的混凝土徐變時,按下式計算： 式中 永久荷載及準永久荷載設(shè)計值引起的剪力； 可變荷載中短期作用設(shè)計值引起的剪力； 混凝土翼板的考慮混凝土徐變的換算截面繞 整個截面重心軸的慣性矩； 整個截面繞考慮混凝土徐變換算截面自身重 心軸的慣性矩。,109,（2）抗剪連接件的塑性計算方法 由于連接件的工作并不是絕對剛性,當受載超過 ,就會發(fā)生滑移變位,從而使疊合面上各個連接件之間發(fā)生內(nèi)力重

36、分配。在極限狀態(tài)時,疊合面上各個連接件受力幾乎均勻相等,與連接件所在的位置無關(guān).基于這樣的原理,組合梁連接件的塑性設(shè)計應(yīng)按極限狀態(tài)來設(shè)計。 1)位于正彎矩區(qū)段的剪跨段 按塑性中和軸的位置不同，可按以下兩種情況來計算。,110,（a）塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)（見下圖）,111,（b）塑性中和軸位于鋼梁內(nèi)（見下圖）,3、剪跨區(qū)縱向剪力值計算,112,(c) 位于負彎矩區(qū)段的剪跨段 式中 負彎矩區(qū)段混凝土翼板有效寬 度范圍內(nèi)的縱向鋼筋總截面面積； 鋼筋的抗拉強度設(shè)計值。,113,布置時,要注意以下問題 ： （1）剪力連接件的布置要與計算方法相對應(yīng)。 采用彈性計算方法時,剪力連接件的布置應(yīng)按在一 個

37、剪跨區(qū)段內(nèi)剪力大小不同的分區(qū)相應(yīng)采用疏密不 同的間距布置 ；當采用塑性方法計算時,在一個剪 跨區(qū)段內(nèi)連續(xù)均勻布置。 （2）在剪力連接件布置時,在同一組合梁中配 置的連接件間距一般不多于23種。 （3）當構(gòu)造原因使所需連接件數(shù)量不能滿足計 算要求時,也可配置少于總數(shù)的連接件,而按部分抗 剪連接組合梁件計算。,4、抗剪連接件的布置,114,1、驗算對象 (1)屬于下列情況之一,應(yīng)對組合梁的鋼梁翼緣與 混凝土翼緣板的縱向界面,進行受剪承載力驗算; 1)組合梁的翼緣板采用普通鋼筋混凝土樓板; 2)組合梁的翼緣板采用以型鋼板作底模的組合板， 且壓型鋼板底凸肋平行于鋼梁;,3.6.5 縱向界面受剪承載力計

38、算,115,2、縱向界面 進行組合梁鋼梁翼緣與混凝土翼緣板的縱向界面的受剪承載力驗算時,應(yīng)分別對下列界面進行驗算; (1)、鋼梁上翼緣兩側(cè)的混凝土翼緣板縱向截面,見圖3.6.13中的aa截面. (2)、包絡(luò)板梁疊合面抗剪連接件的縱向界面,見圖3.2.13中的b-b、cc截面.,116,117,混凝土翼緣板縱向界面受剪計算公式表述如下 式中 -荷載作用引起的單位界面長度上的縱向剪力; -單位界面長度上的縱向界面抗剪強度 4、荷載作用下單位界面長度上的縱向剪力計算 （1）對于混凝土翼板的縱向界面,見上圖圖中的aa界 面,3、界面受剪計算,118,當采用彈性分析方法計算時,有 取其中較大者 當采用塑

39、性分析方法計算時,有 取其中較大者,119,式中： l -剪跨等于最大彎矩截面至零彎矩截面之間的距離; -剪跨長度上總縱向剪力 -混凝土翼緣板左、右兩側(cè)的挑出長度. (2)、對于包絡(luò)連接界面,見圖中的bb和cc界面 當采用彈性分析方法計算時,有,120,當采用塑性分析方法計算時,有 5、單位界面上界面抗剪強度的計算按下式計算,121,式中： -折減系數(shù),采用普通混凝土板取0.9,輕質(zhì)混凝土取0.7。 折減系數(shù),采用普通混凝土時取0.19,輕質(zhì)混凝土取0.15; -單位界面長度上橫向鋼筋的截面面積; -鋼筋的抗拉強度設(shè)計值; -縱向受剪界面的周邊長度.,122,6、橫向鋼筋的面積 (1) 計算面

40、積 組合梁的鋼梁翼緣與混凝土翼緣板的縱向界面,單位長度上橫向鋼筋的計算面積,依界面所在的部位,按下式計算 1)、界面aa,123,式中 -單位梁的長度上翼緣板中底部鋼筋截面面積; -同上,但為上部鋼筋截面面積. 2)、界面bb 3)、界面cc 當 當,124,式中 -單位梁長度上板托橫向鋼筋的截面面積 (2)、橫向鋼筋最小配筋量 橫向鋼筋的最小用量應(yīng)符合以下條件 8、板托的構(gòu)造 （1)板托邊緣距連接件外側(cè)的距離不得小于40mm. (2)板托中配置橫向鋼筋的下部水平段應(yīng)設(shè)置在距鋼梁上翼緣500mm得范圍以內(nèi).連接件端底面應(yīng)高出橫向鋼筋下部水平段的距離不得小于30mm,橫向間距應(yīng)不大于600mm.

41、,125,3.7.1 概述 式中 按荷載效應(yīng)標準組合與相應(yīng)截面折減剛度計算的撓度值 ； 按荷載效應(yīng)準永久組合值與相應(yīng)截面折減剛度計算的撓度值； 受彎構(gòu)件的撓度限值。, 3.7 組合梁的撓度和裂縫寬度驗算,126,在荷載效應(yīng)標準組合下,并考慮長期作用影響下最 大裂縫寬度； 構(gòu)件的裂縫寬度限值 。,127,公式適用條件： （1）梁變形后仍滿平截面假定； （2）梁截面抗彎剛度為常數(shù)。 與鋼筋混凝土梁一樣，組合梁的撓度計算運用等 剛度原則。組合梁的撓度計算公式可寫成：,3.7.2 撓度驗算,128,式中 組合梁等剛度。 并以 表示按荷載的標準效應(yīng)組合并考慮組合 梁滑移效應(yīng)影響后截面的抗彎剛度； 用 表

42、示按荷載的準永久效應(yīng)組合并考慮組合 梁滑移效應(yīng)影響后截面的抗彎剛度,129,1 計算原則 （1）確定組合梁的截面剛度時,不考慮混凝土翼板的板托截面參與工作； （2）組合梁施工時，若鋼梁下未設(shè)置臨時支撐，則混凝土結(jié)硬前的材料自重和施工荷載產(chǎn)生的撓度，應(yīng)與使用階段續(xù)加的荷載產(chǎn)生的撓度相疊加 2 截面剛度 （1）荷載的標準效應(yīng)組合并考慮組合梁滑移效應(yīng)后截面抗彎剛度,130,131,132,式中 鋼梁的彈性模量； 組合梁的換算截面慣性矩；對荷載的標準組合,可將截面中混凝土翼緣板有效寬度除以鋼材與混凝土彈性模量的比值換算為鋼截面后，計算整個截面慣性矩，對鋼梁與壓型鋼板混凝土組合板構(gòu)成的組合梁，取其較弱截

43、面的換算截面進行計算,且不計壓型鋼板的作用,133,剛度折減系數(shù) 混凝土翼緣板截面面積；對壓型鋼板混凝土組合板的翼緣板,取其較弱截面的面積,且不考慮壓型鋼板 鋼梁截面面積； 鋼梁截面慣性矩； 混凝土翼緣板的截面慣性矩；對壓型鋼板混凝土組合板翼緣板,取其較弱截面的慣性矩,且不考慮壓型鋼板,134,鋼梁截面形心到混凝土翼緣板截面(對壓型鋼板混凝土組合板為較弱截面)形心的距離； 組合梁截面高度 組合梁的跨度; 抗剪連接件剛度系數(shù) 抗剪連接件的縱向平均間距(mm)； 抗剪連接件在一根梁上的列數(shù) 鋼材與混凝土彈性模量的比值。,135,（2）荷載的準永久效應(yīng)組合并考慮組合梁滑移效應(yīng)影響后截面的抗彎 當按荷載效應(yīng)的準永久組合計算組合梁撓度時,要考慮混凝土的徐變影響,計算組合梁的剛度B2時,將鋼梁彈性模量與混凝土翼緣板的彈性模量比值, 乘以2后，按前述公式計算。,136,3.7.3 裂縫寬度驗算 對于連續(xù)組合梁,負彎矩區(qū)段混凝土翼板受拉,產(chǎn)生裂縫.混凝土翼板的受力狀態(tài)近似于軸心受拉混凝土桿件;其裂縫寬度的計