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1、主要内容施工阶段使用阶段1.按弹性理论设计2.按塑性理论设计第1页/共83页1 按弹性理论确定钢-混凝土组合梁截面承载力基本假定折算截面截面特性混凝土徐变影响截面正应力截面剪应力设计实例第2页/共83页1.1 按弹性理论设计的基本假定截面的范围：钢梁+有效宽度范围内的混凝土板，且假设应力在混凝土板内均匀分布钢和混凝土均为理想线弹性材料忽略钢梁和混凝土翼缘板之间的滑移符合平截面假定有效宽度范围内的混凝土板按实际面积计算，不扣除受拉开裂面积，忽略板托面积，对压型钢板-混凝土组合板，板肋部分混凝土面积忽略忽略混凝土板内的钢筋第3页/共83页1.2 组合梁折算截面计算理论：将混凝土部分折算成钢材，按材
2、料力学方法第4页/共83页1.3 截面特性计算第5页/共83页1.4 混凝土徐变的影响荷载的标准组合 vs 准永久组合活荷载的准永久值系数？长期荷载作用下，混凝土的弹性模量折减混凝土徐变，弹性模量降低第6页/共83页1.5 截面正应力第7页/共83页1.6 截面剪应力第8页/共83页1.7 两阶段应力叠加：施工阶段与使用阶段施工阶段：研究对象为钢梁简支梁或多跨连续梁，跨度为：无支撑时取支座间距有支撑时取支撑之间的距离第9页/共83页施工阶段设计荷载自重：钢梁：7850kg/m3混凝土：2500kg/m3压型钢板：根据型号查表施工荷载：不小于1.5kN/m2第10页/共83页施工阶段设计钢梁弯曲
3、应力上翼缘上表面腹板上端与上翼缘相交处下翼缘下表面腹板下端与下翼缘相交处第11页/共83页施工阶段设计剪应力腹板上端与上翼缘相交处中性轴处腹板上端与上翼缘相交处折算应力腹板上端与上翼缘相交处腹板上端与上翼缘相交处第12页/共83页使用阶段设计研究对象：折算后的组合截面截面中性轴位置变化第13页/共83页使用阶段设计荷载计算跨度和跨数：支座之间的距离二期恒荷载：装修，抹灰，吊顶，管道等恒载有支撑时，去除支撑，反向施加支座反力使用活荷载：建筑结构荷载规范第14页/共83页应力叠加两阶段设计钢梁：应力叠加混凝土板：仅第二阶段应力挠度：两阶段叠加 第15页/共83页正 应力验算正应力验算第16页/共8
4、3页剪应力验算剪应力验算第17页/共83页1.8 施工阶段整体稳定验算第18页/共83页1.9 设计实例第19页/共83页（1）施工阶段设计（1.1）荷载计算钢梁截面：上翼缘120 x6；下翼缘150 x8；腹板286x8厚90；宽3000施工荷载1kN/m2第20页/共83页（1.2）内力计算跨度3.5m支座截面弯矩1/8ql2支座反力3/8ql第21页/共83页上翼缘Aft=120 x6=720下翼缘Afb=150 x8=1200腹板Aw=286x8=2288A=Aft+Afb+Aw=4208Ybs=134.06;Yts=165.94Is=55.68e4第22页/共83页借助Excell计
5、算正应力计算截面剪应力计算IsysSo支座截面L/4L/2支座截面L/4L/2弯矩5.57E+07010.89-19.45010.89-19.45剪力19.454.1727.7819.454.1727.78钢梁顶A-165.900-32.45 57.97 0.00 0.00 0.00 钢梁腹板上端B-159.9117316.8 0-31.28 55.87 5.12 1.10 7.32 钢梁中性轴处C0219640.0 00.00 0.00 9.59 2.06 13.70 钢梁腹板下端D126.06156072.0 024.66-44.03 6.81 1.46 9.73 钢梁底E134.0600
6、26.22-46.83 0.00 0.00 0.00 第23页/共83页（2）使用阶段设计第24页/共83页（2.1）短期荷载效应组合混凝土翼板的等效宽度Beq=1200/6.87=174.7中性轴距梁底的距离Ybs=(174.7*90*345+120*6*297+286*8*151+150*8*4)/(174.7*90+120*6+286*8+150*8)=300.5第25页/共83页 120*6*3.52+8*2863/12+8*286*149.52+150*8*296.52 =2.14e8第26页/共83页（2.2）短期荷载效应计算恒荷载楼面铺装，吊顶等活荷载使用荷载3*3*1.4=12
7、.6kn/m总荷载：5.4+12.6=18.0kn/m支撑的反力设计值55.56kN第27页/共83页（2.3）内力单跨：跨度7.0m荷载：均布+集中弯矩：第28页/共83页应力计算第29页/共83页（2.4）长期荷载效应组合混凝土翼板的等效宽度Beq=0.5*1200/6.87=87.3中性轴距梁底的距离Ybs=(87.3*90*345+120*6*297+286*8*151+150*8*4)/(87.3*90+120*6+286*8+150*8)=271.4第30页/共83页 120*6*25.62+8*2863/12+8*286*117.42+150*8*257.42 =1.83e8第3
8、1页/共83页（2.5）长期荷载效应计算恒荷载楼面铺装，吊顶等活荷载使用荷载总荷载：5.4+6.3=11.7kn/m支撑的反力设计值55.56kN第32页/共83页（2.6）内力单跨：跨度7.0m荷载：均布+集中弯矩：第33页/共83页（2.7）应力计算第34页/共83页2 按塑性理论确定钢-混凝土组合梁截面承载力基本假定完全抗剪连接部分抗剪连接截面正应力截面剪应力设计实例第35页/共83页2.1 按塑性理论分析的基本规定施工阶段钢梁验算仍按弹性一般为挠度控制，挠度25mm挠度计算仍按弹性理论确定截面的刚度使用阶段钢梁验算不必考虑应力叠加塑性分析理论与荷载路径无关塑性理论的基本假定：所以参与受
9、力的材料均屈服第36页/共83页2.2 钢梁截面尺寸要求为保证塑性充分发展，避免截面屈服前发生局部屈曲，截面尺寸满足：第37页/共83页2.3 完全抗剪连接组合梁受弯承载力基本假定：第38页/共83页板中钢筋？第39页/共83页第40页/共83页2.4 部分抗剪连接组合梁受弯承载力条件限制，无法设置足够的栓钉部分抗剪连接承载力已满足要求基本假定：第41页/共83页截面应变分布？第42页/共83页部分抗剪连接承载力计算方法1：钢结构设计规范第43页/共83页部分抗剪连接承载力计算方法2：EC4部分抗剪连接承载力计算方法3：清华回归公式第44页/共83页2.5 竖向抗剪承载力计算腹板剪应力均匀分布
10、忽略混凝土翼板和板托贡献竖向抗剪连接承载力计算方法1：仅腹板受剪竖向抗剪连接承载力计算方法2：考虑混凝土翼板第45页/共83页2.6 设计实例：塑性理论设计例7-1第46页/共83页（1）施工阶段按弹性理论跨度为3.5m的两跨连续梁已计算，满足要求（2）使用阶段：塑性理论跨度为7m的简支梁，不必考虑荷载路径荷载计算判断中性轴位置截面承载力第47页/共83页（1）荷载计算第48页/共83页第49页/共83页第50页/共83页不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献第51页/共83页3 抗剪连接件设计作用：传递剪力，保证钢梁与混凝土翼板共同工作抗掀起类型：刚性柔性第52页/共83页3.1 抗剪连接的破坏形式
11、混凝土挤压破坏第53页/共83页栓钉剪坏混凝土劈裂破坏第54页/共83页3.2 抗剪连接件的承载力栓钉的抗剪承载力第55页/共83页槽钢连接件第56页/共83页弯筋连接件第57页/共83页3.3 压型钢板-栓钉抗剪件承载力的折减主梁型组合梁主梁型组合梁次梁型组合梁次梁型组合梁第58页/共83页第59页/共83页第60页/共83页第61页/共83页短期荷载效应短期荷载效应3.4 抗剪件按弹性方法设计第62页/共83页划分剪跨区段3.5 抗剪件按塑性方法设计第63页/共83页第64页/共83页例 8.1第65页/共83页4 组合梁纵向抗剪设计4.1 纵向受剪破坏机理：混凝土受的压应力沿板长和板宽方
12、向不均匀第66页/共83页影响纵向抗剪破坏的因素混凝土的强度等级混凝土翼板的厚度横向钢筋的数量和位置连接件的种类，数量，布置方式，间距荷载作用方式第67页/共83页4.2 组合梁纵向剪切破坏面纵向剪切破坏裂缝端部混凝土的竖向劈裂剪力最大混凝土压应力最不均匀剪跨段裂缝贯通第68页/共83页混凝土翼板竖向界面包络连接件的界面第69页/共83页4.3 纵向剪切面的抗剪强度的桁架模型(*)叠合面的剪力Vl混凝土斜压杆的压力De横向钢筋的拉力Ts第70页/共83页（1）混凝土开裂前：混凝土斜压杆破坏第71页/共83页（2）混凝土开裂后：裂缝间混凝土的咬合力，横向钢筋的销栓力，压型钢板的抗剪力第72页/共83页第73页/共83页钢-混凝土组合结构设计规程DL/T5085-1999第74页/共83页4.4 混凝土翼板及板托纵向抗剪验算第75页/共83页荷载效应Vl,1的计算根据力的平衡计算根据实际受力情况确定界面的剪力第76页/共83页第77页/共83页第78页/共83页第79页/共83页荷载效应Vl,1的计算根据抗剪连接件的承载力计算纵向抗剪承载力应与抗剪连接件的承载力相等第80页/共83页第81页/共83页例 9.1第82页/共83页感谢您的观看。第83页/共83页