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1、钢与混凝土组合梁重庆高校土木工程学院重庆高校土木工程学院重庆高校土木工程学院重庆高校土木工程学院 崔崔崔崔 佳佳佳佳11.1 组合梁的应用和发展 组合梁的应用起先于本世纪（20世纪）20年头，我国从50年头起先开展组合梁的探讨和应用。最初主要用于桥梁结构，自80年头以来，由于在多层及高层建筑中更多地接受了钢结构，使得组合梁在建筑结构领域也得到了长足的发展。在设计方法方面，大约在60年头以前，组合梁基本上按弹性理论设计，60年头起先逐步转变为按塑性理论设计。组合梁是钢梁和所支承的钢筋混凝土板通过抗剪连接件组合成一个整体而共同工作的梁。组合梁能更好地发挥钢和混凝土各自的材质特点，即充分发挥钢材的抗
2、拉性能和混凝土的抗压性能。与单独工作的钢梁相比，组合梁的稳定性和抗扭性能均有提高，防锈和耐火性能也有所增加，可以节约钢2040，从而取得较大的经济效益。组合梁的整体刚度比钢梁单独工作时要大得多，挠度可减小1/31/2。假如保持挠度大小不变，则钢梁高度可减低152 0，使建筑高度降低。l l现行钢结构设计规范新增加了下列主要内容：现行钢结构设计规范新增加了下列主要内容：现行钢结构设计规范新增加了下列主要内容：现行钢结构设计规范新增加了下列主要内容：（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）楼板为压型
3、钢板组合板时组合梁的设计。（）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（）部部部部份份份份抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接组组组组合合合合梁梁梁梁的的的的设设设设计计计计。部部部部份份份份抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接对对对对梁梁梁梁的的的的强强强强度度度度影影影影响响响响很很很很小小小小，只只只只挠挠挠挠度度度度增增增增大大大大，可可可可节节节节约约约约连连连连接接接接件和施工费用。件和施工费用。件和施工费用。件和施工费用。（）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的（）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的（）组合
4、梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的（）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的折减刚度的计算方法）。折减刚度的计算方法）。折减刚度的计算方法）。折减刚度的计算方法）。l l压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。同受力的组合梁结构。同受力的组合梁结构。同受力的组合梁结构。组合梁的组成及其工作原理组合梁
5、的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成，即：压型钢板组合梁通常由三部分组成，即：钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。11.2 一般规定（1）钢筋混凝土翼板）钢筋混凝土翼板组合梁的受压翼缘；组合梁的受压翼缘；（2）抗抗剪剪连连接接件件混混凝凝土土翼翼板板与与钢钢梁梁共共同同工工作作的的基基础础，主主要要用用来来承承受受翼翼板板与与钢钢梁梁接接触触面面之之间间的的纵纵向向剪力；同时可承受翼板与钢梁之间的掀起力。剪力；同时可承受翼板与钢梁之间的掀起力。（3）钢钢梁梁在在组组合合梁梁中中主主要要承承受受拉拉力力和和剪剪力力，钢钢梁梁的的上上翼翼缘缘用用作作混
6、混凝凝土土翼翼板板的的支支座座并并用用来来固固定定抗抗剪剪连连接接件件，在在组组合合梁梁受受弯弯时时，反反抗抗弯弯曲曲应应力力的的作作用用远远不不及及下下翼翼缘缘，故故钢钢梁梁宜宜设设计计成成上上翼翼缘缘截截面面小小于于下下翼翼缘缘截截面的不对称截面。面的不对称截面。组合梁的工作原理组合梁的工作原理l l1.1.组合梁混凝土翼板的形式组合梁混凝土翼板的形式组合梁混凝土翼板的形式组合梁混凝土翼板的形式l l 组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合板或压型钢板混
7、凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板板或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板板或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板板或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面实行和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面实行和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面实行和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面实行拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土层形成整体。层
8、形成整体。层形成整体。层形成整体。l l 压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。结构。结构。结构。11.3 组合梁的截面形式和翼板的有效宽度 l l2.2.2.2.钢梁的形式钢梁的形式钢梁的形式钢梁的形式l l 钢梁的形式应依据组合梁跨度、荷载、施工钢梁的
9、形式应依据组合梁跨度、荷载、施工钢梁的形式应依据组合梁跨度、荷载、施工钢梁的形式应依据组合梁跨度、荷载、施工条件等综合考虑。一般来说，接受上窄下宽的焊接条件等综合考虑。一般来说，接受上窄下宽的焊接条件等综合考虑。一般来说，接受上窄下宽的焊接条件等综合考虑。一般来说，接受上窄下宽的焊接工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也可接受热轧可接受热轧可接受热轧可接受热轧H H H H型钢或一般工字钢，或在其下面加一型钢或一般工字钢，或在其下面加一型钢或一般工字钢，或在
10、其下面加一型钢或一般工字钢，或在其下面加一块盖板。块盖板。块盖板。块盖板。l l 当跨度较大而荷载相对较小的状况，可考虑当跨度较大而荷载相对较小的状况，可考虑当跨度较大而荷载相对较小的状况，可考虑当跨度较大而荷载相对较小的状况，可考虑接受接受接受接受H H H H型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成的蜂窝梁。它将成的蜂窝梁。它将成的蜂窝梁。它将成的蜂窝梁。它将H H H H型钢高度提高约型钢高度提高约型钢高度提高约型钢高度提高约50505050，有较好，有较好，有较好，有较好的
11、经济效果，而空洞又便于铺设管线。的经济效果，而空洞又便于铺设管线。的经济效果，而空洞又便于铺设管线。的经济效果，而空洞又便于铺设管线。3.混凝土翼板的计算宽度混凝土翼板的计算宽度 计计算算组组合合梁梁时时，将将其其截截面面视视为为T形形截截面面，上上部部受受压压翼翼缘缘为为混混凝凝土土板板的的一一部部份份甚甚至至全全部部。由由于于剪剪力力滞滞后后的的影影响响，混混凝凝土土翼翼板板内内的的压压应应力力分分布布沿沿宽宽度度方方向向是是不不匀匀整整的的，所所谓谓计计算算宽宽度度（即即有有效效宽宽度度）实实质质上上是指以应力匀整分布为前提的当量宽度。是指以应力匀整分布为前提的当量宽度。规规范范取取用用
12、的的组组合合梁梁混混凝凝土土翼翼板板有有效效宽宽度度，系系按按现现行行国国家家标标准准混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范GB50010的的规规定接受的。定接受的。混凝土翼板的有效宽度混凝土翼板的有效宽度 取下式中的最小值：取下式中的最小值：式中式中 bc1、bc2相邻钢梁间净距相邻钢梁间净距s0的的1/2。公式中最重要的是公式中最重要的是bc2值（有些状况值（有些状况bc1值与值与bc2值相等），世界各国或地区的规范，对值相等），世界各国或地区的规范，对bc2值的规定颇值的规定颇不一样，组合梁翼板的计算宽度与梁格尺寸、梁的位不一样，组合梁翼板的计算宽度与梁格尺寸、梁的位置（在楼盖外侧或中部）
13、、荷载方式（均布或集中荷置（在楼盖外侧或中部）、荷载方式（均布或集中荷载）、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家载）、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家的规范忽视了某些因素，而其他规范又忽视另外一些的规范忽视了某些因素，而其他规范又忽视另外一些因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的bc2应小于中部两侧有翼板应小于中部两侧有翼板bc2的；集中荷载作用时的的；集中荷载作用时的bc2值应小于均布荷载作用的状况；连续梁的值应小于均布荷载作用的状况；连续梁的bc2值应值应小于简支梁的该值。小于简支梁的该值。此外，各国规范对此外，各国规范对此
14、外，各国规范对此外，各国规范对bc2bc2bc2bc2的取值相差较大，与梁跨的取值相差较大，与梁跨的取值相差较大，与梁跨的取值相差较大，与梁跨度度度度l l l l的关系从的关系从的关系从的关系从0.083l0.083l0.083l0.083l（美国，一侧有翼板）到（美国，一侧有翼板）到（美国，一侧有翼板）到（美国，一侧有翼板）到0.2l0.2l0.2l0.2l（日（日（日（日本，简支组合梁）。与板厚有关与否也不尽统一。对本，简支组合梁）。与板厚有关与否也不尽统一。对本，简支组合梁）。与板厚有关与否也不尽统一。对本，简支组合梁）。与板厚有关与否也不尽统一。对于日本于日本于日本于日本AIJAIJ
15、AIJAIJ的规定，有试验证明，在低应力时是合适的，的规定，有试验证明，在低应力时是合适的，的规定，有试验证明，在低应力时是合适的，的规定，有试验证明，在低应力时是合适的，但在极限荷载状况下，有效宽度应予减小。但在极限荷载状况下，有效宽度应予减小。但在极限荷载状况下，有效宽度应予减小。但在极限荷载状况下，有效宽度应予减小。总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有些偏大。由于组合梁混凝土板与钢梁之间仅用连接件些偏大。由于组合梁混凝土板与钢梁之间仅用连接件些偏大。由于组合梁混凝土
16、板与钢梁之间仅用连接件些偏大。由于组合梁混凝土板与钢梁之间仅用连接件连结，不能考虑两者完全粘连连结，不能考虑两者完全粘连连结，不能考虑两者完全粘连连结，不能考虑两者完全粘连,按理，其计算宽度应小按理，其计算宽度应小按理，其计算宽度应小按理，其计算宽度应小于全混凝土的，但规范的规定与混凝土结构设计规于全混凝土的，但规范的规定与混凝土结构设计规于全混凝土的，但规范的规定与混凝土结构设计规于全混凝土的，但规范的规定与混凝土结构设计规范一样，似值得再加以探讨。范一样，似值得再加以探讨。范一样，似值得再加以探讨。范一样，似值得再加以探讨。混凝土翼板计算厚度的取值：混凝土翼板计算厚度的取值：混凝土翼板计算
17、厚度的取值：混凝土翼板计算厚度的取值：（1 1）对现浇混凝土，取如图）对现浇混凝土，取如图）对现浇混凝土，取如图）对现浇混凝土，取如图 中的值；中的值；中的值；中的值；（2 2）对预制混凝土叠合板，当按混凝土结构设）对预制混凝土叠合板，当按混凝土结构设）对预制混凝土叠合板，当按混凝土结构设）对预制混凝土叠合板，当按混凝土结构设计规范计规范计规范计规范GB 50010GB 50010的有关规定实行相应的构造措施后，的有关规定实行相应的构造措施后，的有关规定实行相应的构造措施后，的有关规定实行相应的构造措施后，可取为预制板加现浇层的厚度；可取为预制板加现浇层的厚度；可取为预制板加现浇层的厚度；可取
18、为预制板加现浇层的厚度；（3 3）当接受压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱）当接受压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱）当接受压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱）当接受压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，翼板厚度可接受有肋处板的总厚度。翼板厚度可接受有肋处板的总厚度。翼板厚度可接受有肋处板的总厚度。翼板厚度可接受有肋处板的总厚度。1.组合梁截面的基本假定组合梁截面的基本假定（1）组合梁截面变形符合平面假定；）组合梁截面变形符
19、合平面假定；（2）钢钢梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板之之间间的的相相互互连连接接牢牢靠靠，虽虽然有微小的相对位移，但可忽视不计；然有微小的相对位移，但可忽视不计；（3）钢材与混凝土均为志向的弹塑性体。）钢材与混凝土均为志向的弹塑性体。（4）忽视钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用；）忽视钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用；（5）假假定定剪剪力力全全部部由由钢钢梁梁承承受受，同同时时不不考考虑虑剪剪力力对组合梁抗弯承载力的影响。对组合梁抗弯承载力的影响。11.4 组合梁的截面设计 2.组合梁的截面设计组合梁的截面设计 组组合合梁梁的的截截面面高高度度一一般般为为跨跨度度的的1/151/16，为为使使钢钢
20、梁梁的的抗抗剪剪强强度度与与组组合合梁梁的的抗抗弯弯强强度度相相协协调调，钢钢梁梁截截面高度不宜小于组合梁截面总高度面高度不宜小于组合梁截面总高度h的的1/2.5。组组合合梁梁的的截截面面计计算算有有弹弹性性分分析析法法和和塑塑性性分分析析法法两两种种，在在20世世纪纪50年年头头及及以以前前，组组合合梁梁的的抗抗弯弯强强度度主主要要按按弹弹性性理理论论计计算算。假假定定钢钢梁梁和和混混凝凝土土均均为为弹弹性性体体，变变形形后后截截面面保保持持平平面面，混混凝凝土土不不能能受受拉拉，不不考考虑虑板板托托截截面面。计计算算时时，将将受受压压区区混混凝凝土土截截面面除除以以n0，换换算算成成钢钢截
21、面。截面。弹弹性性设设计计法法假假定定钢钢和和混混凝凝土土都都是是志志向向弹弹塑塑性性体体，因因而而截截面面始始终终保保持持平平面面，不不能能全全面面反反映映组组合合梁梁的的实实际际工工作作。试试验验探探讨讨发发觉觉，弹弹性性理理论论对对弯弯曲曲刚刚度度和和截截面面起起先先屈屈服服前前的的曲曲率率能能给给出出较较精精确确的的预预料料，但但由由于于收收缩缩、徐徐变变和和温温度度作作用用等等的的影影响响，截截面面起起先先屈屈服服时时的的弯弯矩矩My却却过过高高地地估估计计了了13左左右右。组组合合梁梁起起先先屈屈服服后后的的承承载载潜潜力力较较大大，最最终终破破坏坏的的极极限限弯弯矩矩Mu比比My
22、大大得得多多，若若以以极极限限弯弯矩矩为为准准，就就显显得得弹弹性性设设计计太太保保守守。所所以以从从60年年头头起起先先，各各国国对对承承受受静静态态荷荷载载和和间间接接承承受受动动态态荷荷载的一般结构，均渐渐转为按简洁塑性理论进行计算。载的一般结构，均渐渐转为按简洁塑性理论进行计算。组合梁的计算分两阶段组合梁的计算分两阶段施工阶段和运用阶段。施工阶段和运用阶段。（1）施施工工阶阶段段：钢钢梁梁承承受受混混凝凝土土和和钢钢梁梁的的自自重重以以及及施工活荷载，钢梁应计算强度、稳定性和刚度。施工活荷载，钢梁应计算强度、稳定性和刚度。（2）运运用用阶阶段段：钢钢梁梁上上的的混混凝凝土土翼翼板板已已
23、终终凝凝形形成成组组合合梁梁承承受受在在运运用用期期间间的的荷荷载载。应应按按钢钢与与混混凝凝土土组组合合梁梁进行截面的强度、刚度及裂缝宽度计算。进行截面的强度、刚度及裂缝宽度计算。组合梁在正弯矩作用下的抗弯强度计算组合梁在正弯矩作用下的抗弯强度计算 正正弯弯矩矩作作用用下下，组组合合梁梁的的塑塑性性中中和和轴轴可可能能位位于于钢钢筋筋混混凝凝土土翼翼板板内内，也也可可能能位位于于钢钢梁梁截截面面内内，计计算算时时分分两种状况考虑。两种状况考虑。（1）当当塑塑性性中中和和轴轴位位于于混混凝凝土土受受压压翼翼板板内内，即即Af bcehcfc时：时：（2）当当塑塑性性中中和和轴轴位位于于钢钢梁梁
24、截截面面内内即即Af bcehcfc时时:组合梁在负弯矩作用下的抗弯强度计算组合梁在负弯矩作用下的抗弯强度计算 对对连连续续组组合合梁梁，在在负负弯弯矩矩作作用用下下极极限限状状态态的的一一般般特特征征为为：负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土翼翼板板受受拉拉开开裂裂后后退退出出工工作作，同同时时混混凝凝土土板板中中的的纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋达达到到或或超超过过屈屈服服应应变变，钢钢梁梁的的拉拉区区和和压压区区大大部部分分也也达达到到或或超超过过屈屈服服应应变变，其其受受力力状状态态类类似似钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁。我我国国规规范范规规定定可可以以接接受受塑塑性性理理论论计计算算抗抗弯弯承承载载力力
25、，并并在在计计算算中中假假定定钢钢梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板有有牢牢靠靠连连接接，能能保保证证钢钢筋筋应力的充分发挥，忽视混凝土抗拉强度的贡献。应力的充分发挥，忽视混凝土抗拉强度的贡献。规规规规范范范范规规规规定定定定组组组组合合合合梁梁梁梁在在在在负负负负弯弯弯弯矩矩矩矩作作作作用用用用区区区区段段段段拉拉拉拉力力力力全全全全部部部部由由由由翼翼翼翼板板板板内内内内配配配配置置置置的的的的纵纵纵纵向向向向钢钢钢钢筋筋筋筋承承承承受受受受，梁梁梁梁的的的的抗抗抗抗弯弯弯弯强强强强度度度度应应应应满满满满足足足足下下下下式式式式的要求：的要求：的要求：的要求：Ms=(S1+S2)f Ms=(S
26、1+S2)f 在在在在负负负负弯弯弯弯矩矩矩矩作作作作用用用用下下下下，组组组组合合合合梁梁梁梁的的的的混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板还还还还应应应应进进进进行行行行最最最最大大大大裂裂裂裂缝缝缝缝宽宽宽宽度度度度计计计计算算算算。因因因因为为为为连连连连续续续续组组组组合合合合梁梁梁梁负负负负弯弯弯弯矩矩矩矩区区区区混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板的的的的工工工工作作作作状状状状态态态态很很很很接接接接近近近近于于于于钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土轴轴轴轴心心心心受受受受拉拉拉拉构构构构件件件件，故故故故最最最最大大大大裂裂裂裂缝缝缝缝宽宽宽宽度度度度的的的的计计
27、计计算算算算可可可可参参参参照照照照混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构设计规范进行。设计规范进行。设计规范进行。设计规范进行。在在在在验验验验算算算算混混混混凝凝凝凝土土土土裂裂裂裂缝缝缝缝时时时时，可可可可仅仅仅仅按按按按荷荷荷荷载载载载的的的的标标标标准准准准组组组组合合合合进进进进行行行行计计计计算算算算，因因因因为为为为在在在在荷荷荷荷载载载载标标标标准准准准组组组组合合合合下下下下计计计计算算算算裂裂裂裂缝缝缝缝的的的的公公公公式式式式中已考虑了荷载长期作用的影响。中已考虑了荷载长期作用的影响。中已考虑了荷载长期作用的影响。中已考虑了荷载长期作用的影响。连连续续组组合合梁梁由由
28、于于混混凝凝土土开开裂裂的的影影响响，正正负负弯弯矩矩区区抗抗弯弯刚刚度度有有较较大大差差异异，相相对对于于大大部部分分单单一一材材料料的的梁梁或或钢钢筋筋混混凝凝土土连连续续梁梁，其其弯弯矩矩重重分分布布的的程程度度较较高高，且且在在正正常常运运用用极极限限状状态态弯弯矩矩重重分分布布就就有有很很大大发发展展。因因此此，计计算算混混凝凝土土翼翼板板中中纵纵向向钢钢筋筋时时，应应当当考考虑虑弯弯矩重分布的影响。矩重分布的影响。由由荷荷载载效效应应标标准准组组合合计计算算的的负负弯弯矩矩区区钢钢筋筋应应力力可以按下式计算：可以按下式计算：由纵向钢筋与钢梁形成的钢截面的惯性矩由纵向钢筋与钢梁形成的
29、钢截面的惯性矩 Mk由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩：由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩：Mse由由荷荷载载效效应应标标准准组组合合按按弹弹性性方方法法计计算算得得到到的的连续组合梁支座负弯矩值（按等截面计算）：连续组合梁支座负弯矩值（按等截面计算）：a连续组合梁支座负弯矩调幅系数：连续组合梁支座负弯矩调幅系数：r钢钢筋筋截截面面重重心心至至钢钢筋筋和和钢钢梁梁形形成成的的组组合合截截面面塑性中和轴的距离。塑性中和轴的距离。钢筋与钢梁的力比，钢筋与钢梁的力比，f=Astfst/Af11.5 部分抗剪连接的组合梁设计 钢钢钢钢-混混混混凝凝凝凝土土土土组组组组合合合合梁梁梁梁的的的的混混混混凝
30、凝凝凝土土土土板板板板与与与与钢钢钢钢梁梁梁梁之之之之所所所所以以以以能能能能形形形形成成成成整整整整体体体体共共共共同同同同工工工工作作作作，关关关关键键键键是是是是由由由由于于于于抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件传传传传递递递递二二二二者者者者之之之之间间间间的的的的剪剪剪剪力力力力。规规规规范范范范规规规规定定定定，抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件应应应应以以以以限限限限制制制制截截截截面面面面间间间间的的的的区区区区段段段段分分分分段段段段进进进进行行行行布布布布置置置置，限限限限制制制制截截截截面面面面一一一一般般般般取取取取弯弯弯弯矩矩矩矩最最最最大大大大截截截截面
31、面面面及及及及零零零零弯弯弯弯矩矩矩矩截截截截面面面面。在在在在每每每每个个个个正正正正弯弯弯弯矩矩矩矩计计计计算算算算区区区区段段段段（剪剪剪剪跨跨跨跨）内内内内，钢钢钢钢梁梁梁梁与与与与混混混混凝凝凝凝土土土土板板板板交交交交界界界界面面面面的的的的纵纵纵纵向向向向剪剪剪剪力力力力VsVs取取取取（AfAf）和和和和（behc1fcbehc1fc）中中中中的的的的较较较较小小小小值值值值。在在在在负负负负弯弯弯弯矩矩矩矩区区区区段段段段，VsVs等于钢筋屈服时所能供应的纵向拉力等于钢筋屈服时所能供应的纵向拉力等于钢筋屈服时所能供应的纵向拉力等于钢筋屈服时所能供应的纵向拉力AstfstAst
32、fst。因此，完全抗剪连接所须要的抗剪连接件数目为：因此，完全抗剪连接所须要的抗剪连接件数目为：因此，完全抗剪连接所须要的抗剪连接件数目为：因此，完全抗剪连接所须要的抗剪连接件数目为：当当当当剪剪剪剪力力力力连连连连接接接接件件件件的的的的设设设设置置置置受受受受构构构构造造造造等等等等缘缘缘缘由由由由影影影影响响响响不不不不能能能能全全全全部部部部配配配配置置置置，即即即即剪剪剪剪跨跨跨跨内内内内的的的的实实实实际际际际抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件数数数数目目目目nrnfnrnfnrnfnrnf，不不不不足足足足以以以以承承承承受受受受组组组组合合合合梁梁梁梁上上上上最最最最大大
33、大大弯弯弯弯矩矩矩矩点点点点和和和和邻邻邻邻近近近近零零零零弯弯弯弯矩矩矩矩点点点点之之之之间间间间的的的的剪剪剪剪跨跨跨跨区区区区段段段段内内内内总总总总的的的的纵纵纵纵向向向向水水水水平平平平剪剪剪剪力力力力时时时时，可可可可接接接接受受受受部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接设设设设计计计计法法法法。国国国国内内内内外外外外探探探探讨讨讨讨成成成成果果果果表表表表明明明明，在在在在承承承承载载载载力力力力和和和和变变变变形形形形都都都都能能能能满满满满足足足足要要要要求求求求时时时时，接接接接受受受受部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接组组组组合合合合梁梁梁梁是可
34、行的。是可行的。是可行的。是可行的。在在在在承承承承载载载载力力力力和和和和变变变变形形形形许许许许可可可可的的的的条条条条件件件件下下下下，接接接接受受受受部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接可可可可以以以以削削削削减减减减连连连连接接接接件件件件用用用用量量量量，降降降降低低低低造造造造价价价价并并并并便便便便利利利利施施施施工工工工。对对对对接接接接受受受受压压压压型型型型钢钢钢钢板板板板混混混混凝凝凝凝土土土土组组组组合合合合板板板板为为为为翼翼翼翼板板板板的的的的组组组组合合合合梁梁梁梁，由由由由于于于于受受受受板板板板肋肋肋肋几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的限限
35、限限制制制制，栓栓栓栓钉钉钉钉布布布布置置置置的的的的数数数数量量量量有有有有限限限限，有时也不得不接受部分抗剪连接的设计方法。有时也不得不接受部分抗剪连接的设计方法。有时也不得不接受部分抗剪连接的设计方法。有时也不得不接受部分抗剪连接的设计方法。由由由由于于于于梁梁梁梁的的的的跨跨跨跨度度度度愈愈愈愈大大大大对对对对连连连连接接接接件件件件柔柔柔柔性性性性性性性性能能能能要要要要求求求求愈愈愈愈高高高高，所所所所以以以以用用用用这这这这种种种种方方方方法法法法设设设设计计计计的的的的组组组组合合合合梁梁梁梁其其其其跨跨跨跨度度度度不不不不宜宜宜宜超超超超过过过过20m20m20m20m。对对
36、对对于于于于单单单单跨跨跨跨简简简简支支支支梁梁梁梁，部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接的的的的抗抗抗抗弯弯弯弯强强强强度度度度计计计计算方法是依据简化塑性理论按下列假定确定的：算方法是依据简化塑性理论按下列假定确定的：算方法是依据简化塑性理论按下列假定确定的：算方法是依据简化塑性理论按下列假定确定的：（1 1 1 1）在在在在所所所所计计计计算算算算截截截截面面面面左左左左右右右右两两两两个个个个剪剪剪剪跨跨跨跨内内内内，取取取取连连连连接接接接件件件件承承承承载载载载力力力力设设设设计计计计值值值值之之之之和和和和 nr nr nr nr 的的的的较较较较小小小小者者者者作作
37、作作为为为为混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板中的剪力；板中的剪力；板中的剪力；板中的剪力；（2 2 2 2）梁梁梁梁与与与与混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板间间间间产产产产生生生生相相相相对对对对滑滑滑滑移移移移，以以以以至至至至混混混混凝凝凝凝土土土土翼板与钢梁翼板与钢梁翼板与钢梁翼板与钢梁有各自的中有各自的中有各自的中有各自的中和轴。和轴。和轴。和轴。部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接时时时时，混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板受受受受压压压压区区区区高高高高度度度度由由由由抗抗抗抗剪连接件能够供应的最大剪力所确定剪连接件能够供应的最大剪力所确定剪连接件能够供
38、应的最大剪力所确定剪连接件能够供应的最大剪力所确定:部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接时时时时一一一一个个个个剪剪剪剪跨跨跨跨区区区区的的的的抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接件数目；接件数目；接件数目；接件数目；每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。钢梁受压区面积为：钢梁受压区面积为：钢梁受压区面积为：钢梁受压区面积为：A A 钢梁截面面积。钢梁截面面积。钢梁截面面积。钢梁截面面积。部分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力为：部分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力为：部分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力为：部
39、分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力为：y y1 1 钢钢钢钢梁梁梁梁受受受受拉拉拉拉区区区区截截截截面面面面形形形形心心心心至至至至混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板受受受受压压压压区形心的距离；区形心的距离；区形心的距离；区形心的距离；y y2 2 钢钢钢钢梁梁梁梁受受受受拉拉拉拉区区区区截截截截面面面面形形形形心心心心至至至至钢钢钢钢梁梁梁梁受受受受压压压压区区区区形形形形心心心心的距离。的距离。的距离。的距离。部部分分抗抗剪剪连连接接组组合合梁梁在在负负弯弯矩矩作作用用区区段段的的抗抗弯弯强强度度，按按 nr 和和 A Ast stf fst st 两两者者中中的的较较小小值值计计算
40、算。计计算算略略偏偏保保守守，以以补补偿偿混混凝凝土土的的抗抗拉拉作作用用、钢钢筋筋的的强强化化作用以及构造钢筋的作用。作用以及构造钢筋的作用。随随随随着着着着抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件数数数数目目目目的的的的削削削削减减减减，钢钢钢钢梁梁梁梁与与与与混混混混凝凝凝凝土土土土翼翼翼翼板板板板的的的的共共共共同同同同工工工工作作作作实实实实力力力力不不不不断断断断降降降降低低低低，导导导导致致致致二二二二者者者者交交交交界界界界面面面面产产产产生生生生过过过过大大大大的的的的滑滑滑滑移移移移，从从从从而而而而影影影影响响响响钢钢钢钢梁梁梁梁塑塑塑塑性性性性性性性性能能能能的的的的充
41、充充充分分分分发发发发挥挥挥挥，并并并并使使使使构构构构件件件件在在在在承承承承载载载载力力力力极极极极限限限限状状状状态态态态时时时时延延延延性性性性降降降降低低低低。为为为为了了了了保保保保证证证证部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接的的的的组组组组合合合合梁梁梁梁能能能能有有有有较较较较好好好好的的的的工工工工作作作作性性性性能能能能，在在在在任任任任一一一一剪剪剪剪跨跨跨跨区区区区内内内内，规规规规范范范范规规规规定定定定部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接时时时时连连连连接接接接件件件件的的的的数数数数量量量量不不不不得得得得少少少少于于于于按按按按完完完完全
42、全全全抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接设设设设计计计计时时时时该该该该剪剪剪剪跨跨跨跨区区区区内内内内所所所所需需需需抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件总总总总数数数数的的的的50%50%50%50%，否否否否则则则则将将将将按按按按单单单单根根根根钢钢钢钢梁梁梁梁计计计计算算算算，不考虑组合作用。不考虑组合作用。不考虑组合作用。不考虑组合作用。部部部部分分分分抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接时时时时，组组组组合合合合梁梁梁梁的的的的抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件必必必必需需需需具具具具有有有有确确确确定定定定的的的的柔柔柔柔性性性性，即即即即志志志志向向向向的的的的塑塑塑塑性
43、性性性状状状状态态态态，因因因因此此此此规规规规范范范范规规规规定栓钉直径定栓钉直径定栓钉直径定栓钉直径d d 22mm 22mm，杆长，杆长，杆长，杆长l l 4d4d。此此此此外外外外，混混混混凝凝凝凝土土土土强强强强度度度度等等等等级级级级不不不不能能能能高高高高于于于于C40C40，以以以以保保保保证证证证栓栓栓栓钉工作时全截面进入塑性状态。钉工作时全截面进入塑性状态。钉工作时全截面进入塑性状态。钉工作时全截面进入塑性状态。11.6 钢梁板件的宽厚比l l 当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个钢当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个钢当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个
44、钢当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个钢梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要求。求。求。求。l l 当塑性中和轴在钢梁内时，为保证截面塑性能充当塑性中和轴在钢梁内时，为保证截面塑性能充当塑性中和轴在钢梁内时，为保证截面塑性能充当塑性中和轴在钢梁内时，为保证截面塑性能充分发展，应按塑性设计的规定限制钢梁板件的宽厚分发展，应按塑性设计的规定限制钢梁板件的宽厚分发展，应按塑性设计的规定限制钢梁板件的宽厚分发展，应按塑性设计的规定限制钢梁板件的宽厚比。受压翼
45、缘板的外伸冤度比。受压翼缘板的外伸冤度比。受压翼缘板的外伸冤度比。受压翼缘板的外伸冤度b b与其厚度与其厚度与其厚度与其厚度t t之比的限制之比的限制之比的限制之比的限制式为式为式为式为b/t9b/t9。l l 事实上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊事实上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊事实上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊事实上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊有连接件，不易失去局部稳定。有连接件，不易失去局部稳定。有连接件，不易失去局部稳定。有连接件，不易失去局部稳定。塑性中和轴在钢梁内时，腹板小部分为受压区，大部分为受拉区，整个腹板属偏心受拉的工作状态。假如偏平安地参照塑性设计时偏心受压的
46、限制式，得腹板总的计算高度h0与其厚度tw之比的限制式为：也可以将塑性中和轴以上的受压区视为轴心受压构件的腹板，取：式中h1为腹板受压区的高度。由由于于连连续续梁梁内内力力重重安安排排时时负负弯弯矩矩区区需需具具有有确确定定的的转转动动实实力力，同同时时还还需需限限制制裂裂缝缝宽宽度度，一一般般要要求求对对纵纵向向钢钢筋筋的的配配筋筋数数量量加加以以限限制制，即即多多数数状状况况下下，钢钢筋筋所所担担当当的的力力与与钢钢梁梁担担当当的的力力之之比比Astfst/Af小于小于0.37，此时，钢梁腹板高厚比应满足条件：，此时，钢梁腹板高厚比应满足条件：11.7 抗剪连接件的计算 抗抗抗抗剪剪剪剪连
47、连连连接接接接件件件件是是是是组组组组合合合合梁梁梁梁设设设设计计计计的的的的关关关关键键键键技技技技术术术术之之之之一一一一，目目目目前前前前一一一一般般般般接接接接受受受受圆圆圆圆柱柱柱柱头头头头栓栓栓栓钉钉钉钉、槽槽槽槽钢钢钢钢和和和和弯弯弯弯起起起起起起起起钢钢钢钢筋筋筋筋等等等等三三三三种种种种抗抗抗抗剪剪剪剪连连连连接接接接件件件件，它它它它们们们们单单单单位位位位承承承承载载载载力力力力的的的的耗耗耗耗钢钢钢钢量量量量之之之之比比比比约约约约为为为为1 1：2.52.5：5 5，以以以以栓栓栓栓钉钉钉钉最最最最省省省省，弯弯弯弯筋筋筋筋耗耗耗耗钢钢钢钢量量量量最最最最大大大大。所
48、所所所以以以以在在在在条条条条件件件件许许许许可可可可状状状状况况况况下下下下，应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能接接接接受受受受以以以以特特特特地地地地设备进行接触焊的圆柱头栓钉。设备进行接触焊的圆柱头栓钉。设备进行接触焊的圆柱头栓钉。设备进行接触焊的圆柱头栓钉。圆圆圆圆柱柱柱柱头头头头栓栓栓栓钉钉钉钉连连连连接接接接件件件件主主主主要要要要靠靠靠靠栓栓栓栓杆杆杆杆抗抗抗抗剪剪剪剪来来来来承承承承受受受受剪剪剪剪力力力力，用用用用圆圆圆圆头头头头反反反反抗抗抗抗掀掀掀掀拉拉拉拉力力力力。依依依依据据据据试试试试验验验验，栓栓栓栓钉钉钉钉连连连连接接接接件件件件主主主主要要要要有有有有两两两两种
49、种种种破破破破坏坏坏坏模模模模式式式式，即即即即栓栓栓栓钉钉钉钉根根根根部部部部混混混混凝凝凝凝土土土土受受受受局局局局部部部部承承承承压压压压作作作作用用用用，根根根根部部部部混混混混凝凝凝凝土土土土区区区区出出出出现现现现局局局局部部部部裂裂裂裂开开开开或或或或栓栓栓栓钉钉钉钉杆杆杆杆被被被被剪剪剪剪坏坏坏坏。因因因因而而而而影影影影响响响响圆圆圆圆柱柱柱柱头头头头栓栓栓栓钉钉钉钉连连连连接接接接件件件件抗抗抗抗剪剪剪剪承承承承载载载载力力力力的的的的主主主主要要要要因因因因素素素素有有有有：栓栓栓栓杆杆杆杆的的的的直直直直径径径径d d（或或或或栓栓栓栓钉钉钉钉的的的的截截截截面面面面积
50、积积积AsAs）；混混混混凝凝凝凝土土土土的弹性模量的弹性模量的弹性模量的弹性模量EcEc；混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。混凝土的强度等级。关关关关于于于于圆圆圆圆柱柱柱柱头头头头栓栓栓栓钉钉钉钉的的的的抗抗抗抗剪剪剪剪承承承承载载载载力力力力，依依依依据据据据欧欧欧欧洲洲洲洲钢钢钢钢结结结结构构构构协协协协会会会会组组组组合合合合结结结结构构构构规规规规范范范范等等等等资资资资料料料料，其其其其承承承承载载载载力力力力的的的的限限限限制制制制条条条条件件件件为为为为0.7Asfu0.7Asfu。但但但但在在在在修修修修订订订订8888规规规规范范范范时时时时，认认认认