钢-混凝土组合梁优秀PPT.ppt

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1、建筑工程学院建筑工程学院 钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构土木工程专业土木工程专业本科本科课程教学课程教学 主主 讲：讲：周周 天天 华华 2013.11 2013.11（第（第3 3章章 钢钢-混凝土组合梁）混凝土组合梁）1组合组合梁梁的分类、形式的分类、形式梁梁钢包混凝土钢包混凝土混凝土包钢混凝土包钢型钢混凝土型钢混凝土拉区拉区钢钢压区压区混凝土混凝土类型类型1类型类型2类型类型3本本章章内内容容2组合组合梁梁的分类、形式的分类、形式梁梁拉区拉区钢钢压区压区混凝土混凝土类型类型131.完全组合梁完全组合梁本课程主要学习的本课程主要学习的重点内容重点内容按按受力受力形式分类形式分类2.非组合

2、梁非组合梁实际不是组合梁，工程中应用少。实际不是组合梁，工程中应用少。3.部分组合梁部分组合梁了解了解4高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98 弹性设计；弹性设计；塑性设计。塑性设计。依据规范：依据规范：钢结构设计规范钢结构设计规范 GB500172003 仅有仅有塑性设计。塑性设计。5钢钢混凝土组合梁混凝土组合梁设计内容设计内容重点驾驭完全抗剪连接组合梁的设计方法；重点驾驭完全抗剪连接组合梁的设计方法；设设计计内内容容弹性弹性方法方法塑性塑性方法方法钢梁钢梁压区砼压区砼换算换算为为钢钢施工阶段施工阶段运用阶段运用阶段有无有无支撑支撑？短期短期长期长期抗弯抗弯

3、抗剪抗剪折算应力折算应力连接件连接件挠度挠度稳定稳定裂缝裂缝截面截面砼砼和和钢钢均均达达设计设计强度强度6通过通过剪力连接件剪力连接件将混凝土将混凝土板板与钢与钢梁梁连接成连接成整体整体，形成钢与形成钢与混凝土组合梁混凝土组合梁。在这种组合梁中，混凝土与。在这种组合梁中，混凝土与钢梁共同受力，协调变形。这种组合梁能够充分的利钢梁共同受力，协调变形。这种组合梁能够充分的利用用钢材所具有的抗拉性能钢材所具有的抗拉性能和和混凝土所具有的抗压性能混凝土所具有的抗压性能，从而使这两种不同性能的材料得到从而使这两种不同性能的材料得到合理的利用合理的利用。3.1 概概 述述7 钢钢与与混混凝凝土土组组合合梁

4、梁截截面面由由钢钢梁梁、翼翼板板(或或加加板托）和抗剪连接件等组成，见图。板托）和抗剪连接件等组成，见图。3.1.1钢钢-混凝土组合梁混凝土组合梁的组成的组成89（1）现浇钢筋混凝土翼缘板，见图）现浇钢筋混凝土翼缘板，见图1、翼缘板、翼缘板10（2）预制钢筋混凝土翼缘板，见图）预制钢筋混凝土翼缘板，见图11（3）压型钢板翼缘板（见图）压型钢板翼缘板（见图3.1.4）12 组合梁中的钢梁截面一般有以下几种：组合梁中的钢梁截面一般有以下几种：（1）工字钢梁）工字钢梁（2）箱形钢梁）箱形钢梁（3）轻钢桁架及一般钢桁架梁）轻钢桁架及一般钢桁架梁（4）蜂窝式梁）蜂窝式梁 2、钢梁、钢梁1314为为了了保

5、保证证板板与与钢钢梁梁上上下下结结构构有有效效的的共共同同工工作作，必必需需在在交交界界面面上上设设置置抗抗剪剪连连接接件件。抗抗剪剪连连结结件件的的形形态态应应保保证证既既能能保保证证抗抗剪剪滑滑移移又又能能反反抗抗掀掀起起力力的的作用。作用。3、抗剪连接件、抗剪连接件15钢与混凝土与混凝土组合梁合梁抗剪抗剪连接件种类及示意图连接件种类及示意图16 由由混混凝凝土土翼翼缘缘板板与与钢钢梁梁组组成成的的组组合合梁梁，若若两两者者交交界界面面上上之之间间无无连连接接措措施施时时，则则在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下，混混凝凝土土翼翼缘缘板板截截面面和和钢钢梁梁的的弯弯曲曲相相互互独独立立，见见图

6、图3.1.73.1.7各各自自有有中中和和轴轴。若若忽忽视视交交界界面面上上的的摩摩擦擦力力，交交界界面面上上仅仅有有竖竖向向压压力力，二二者者必必定定发发生生相相对对水水平平滑滑移移错错动动。所所以以，其其受受弯弯承承载载力力为为混混凝凝土土板板截截面面受受弯弯承承载载力力和和钢钢梁梁截截面面受受弯弯承承载载力力之之和。这种梁成为非组合梁。和。这种梁成为非组合梁。3.1.2组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理非组合梁非组合梁173.1.2组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理非组合梁非组合梁18 若若在在钢钢梁梁的的上上翼翼缘缘设设置置足足够够的的抗抗剪剪连连接接件件并并深深化化混混凝

7、凝土土板板形形成成整整体体，则则可可阻阻挡挡混混凝凝土土板板与与钢钢梁梁之之间间产产生生的的相相对对滑滑移移，使使二二者者的的弯弯曲曲变变形形协协调调，共共同同担担当当荷荷载载作作用用，即形成组合梁。即形成组合梁。在在荷荷载载作作用用下下，组组合合梁梁截截面面仅仅有有一一个个中中和和轴轴，混混凝凝土土板板主主要要承承受受压压力力，钢钢梁梁主主要承受拉力。要承受拉力。3.1.2组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理组合梁组合梁193.1.2组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理组合梁组合梁本课程重点学习本课程重点学习组合梁组合梁20组组合合梁梁截截面面分分析析方方法法有有弹弹性性理理论论方方

8、法法和和考考虑虑截截面面塑塑性性变形发展的变形发展的塑性理论塑性理论计算方法。计算方法。1、弹性理论弹性理论计算方法计算方法 弹弹性性理理论论计计算算方方法法就就是是材材料料力力学学方方法法。这这种种计计算算方方法法适合适合组合梁构件的组合梁构件的施工阶段计算施工阶段计算。2、塑性理论塑性理论计算方法计算方法 塑性理论计算方法塑性理论计算方法适用适用与计算承受静力荷载或间接与计算承受静力荷载或间接动力荷载作用下的组合梁截面计算。计算时考虑构件截动力荷载作用下的组合梁截面计算。计算时考虑构件截面上的应力重分布。面上的应力重分布。3.1.3组合梁截面组合梁截面分析方法分析方法213.1.4组合梁的

9、组合梁的施工方法施工方法组合梁的组合梁的施工方法施工方法主要有以下两种：主要有以下两种：1.施工阶段组合梁下不设临时支撑施工阶段组合梁下不设临时支撑 对施工阶段不设临时支撑的组合梁，计算分析时应按两阶段考虑：对施工阶段不设临时支撑的组合梁，计算分析时应按两阶段考虑：（1）在施工阶段，即混凝土板的强度达到）在施工阶段，即混凝土板的强度达到75%以前，钢梁的自重、混凝土板的以前，钢梁的自重、混凝土板的自重和施工活荷载由钢梁承受，并按钢结构设计规范规定的方法计算；自重和施工活荷载由钢梁承受，并按钢结构设计规范规定的方法计算；（2）在运用阶段，即当混凝土板的强度达到）在运用阶段，即当混凝土板的强度达到

10、75%的设计强度后，用弹性理论计的设计强度后，用弹性理论计算承载力时，运用荷载和其次阶段增加的恒载由组合截面承受。用塑性理论方算承载力时，运用荷载和其次阶段增加的恒载由组合截面承受。用塑性理论方法计算时，则全部荷载由组合梁承受。法计算时，则全部荷载由组合梁承受。223.1.4组合梁的组合梁的施工方法施工方法2.施工阶段组合梁下设临时支撑施工阶段组合梁下设临时支撑 施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量依据组合梁的跨度大小施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量依据组合梁的跨度大小来确定，当跨度来确定，当跨度L大于大于7m时，支撑不应少于时，支撑不应少于3个，当跨度个，当跨度L小于

11、小于7m时，可设置时，可设置12个支撑。支撑设置的精确数量应依据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁不必个支撑。支撑设置的精确数量应依据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁不必进行施工阶段的计算，按运用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设置临进行施工阶段的计算，按运用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设置临时支撑可以削减组合梁在运用阶段的挠度，但须要较多的连接件来反抗钢梁与混时支撑可以削减组合梁在运用阶段的挠度，但须要较多的连接件来反抗钢梁与混凝土板之间的相对滑移。凝土板之间的相对滑移。233.2.1材料材料1.混凝土混凝土强度等级不低于强度等级不低于C20。2.钢筋钢筋混凝土板中一般接受

12、混凝土板中一般接受HPB235与与HRB335。3.钢材钢材宜接受宜接受Q235与与Q345。3.2 构造要求构造要求241、组合梁的截面高度简支梁组合梁的高跨比为1/181/12,一般取1/15.2、混凝土楼板的厚度当楼板接受压型钢板组合板时,压型钢板凸肋顶至混凝土板顶混凝土板厚度不应小于50mm.当楼板接受一般钢筋混凝土板时,混凝土板的厚度不应小于100mm.组合梁混凝土板厚，一般以10mm为模数，常常接受的板厚为100mm、120mm、140mm、160mm。3、混凝土板的有效宽度3.2.2截面尺寸截面尺寸253、混凝土板的有效宽度、混凝土板的有效宽度26 板托顶部的宽度与板托高度之比应

13、不小于1.5,且板托的高度不应大于混凝土板得厚度的1.5倍4 4、板托尺寸、板托尺寸27（1）截面尺寸 组合梁中的钢梁,其截面高度不应小于组合梁截面高度(包括板托)的 ,即 （2）截面形态和加劲肋 5 5、钢梁、钢梁283.2.3主、次梁的连接主、次梁的连接293.3.1 3.3.1 组合梁正截面受力性能组合梁正截面受力性能 3.3 组合梁试验结果分析组合梁试验结果分析弹性弹性弹塑性弹塑性塑性塑性AB3031简支简支组合梁破坏形态组合梁破坏形态 32连续连续组合梁破坏形态组合梁破坏形态 331、弹性阶段、弹性阶段在在荷荷载载作作用用初初期期，组组合合梁梁整整体体工工作作性性能能良良好好，荷荷载

14、载变变形形曲曲线线基基本本上上呈呈线线性性增增长长，当当荷荷载载达达极极限限荷荷载载的的50%左左右右时时，钢钢梁梁的的下下翼翼缘起先屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态缘起先屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态2、弹塑性阶段、弹塑性阶段加加荷荷至至混混凝凝土土翼翼缘缘板板板板底底开开裂裂后后，钢钢梁梁的的应应变变速速率率加加快快，组组合合梁梁的的变变形形增增长长速速度度大大于于荷荷载载的的增增长长速速度度，荷荷载载变变形形曲曲线线起起先先偏偏离离原原来来的的直直线线。当当钢钢梁梁下下翼翼缘缘达达到到曲曲服服后后，组组合合梁梁的的挠挠度度变变形形显显著著增大，组合梁的工作进入弹塑性

15、阶段增大，组合梁的工作进入弹塑性阶段3.3.1 3.3.1 组合梁组合梁正截面正截面受力性能受力性能343、塑性阶段、塑性阶段 加荷至破坏荷载的加荷至破坏荷载的9090以上时，组合梁跨以上时，组合梁跨中的挠度变形大幅度增中的挠度变形大幅度增长，荷载变形曲线基长，荷载变形曲线基本呈水平趋势发展，此本呈水平趋势发展，此时组合梁的工作已进入时组合梁的工作已进入塑性工作阶段。塑性工作阶段。3.3.1 3.3.1 组合梁正截面受力性能组合梁正截面受力性能35图3.3.3组合梁截面实测应变图3.3.1 3.3.1 组合梁正截面受力性能组合梁正截面受力性能363.3.2组合梁交接面的滑移特征组合梁交接面的滑

16、移特征372、影响组合梁交接面上滑移的因素、影响组合梁交接面上滑移的因素（1）由由图图3.3.4可可以以看看出出，在在荷荷载载作作用用初初期期，荷荷载载滑滑移移曲曲线线明明显显呈呈线线性性关关系系，当当荷荷载载达达到到极极限限荷荷载载的的70%时，滑移增长速度明显大于荷载的增长速度。时，滑移增长速度明显大于荷载的增长速度。（2）连接件的刚度对滑移分布有着重要的影响。）连接件的刚度对滑移分布有着重要的影响。（3）混混凝凝土土的的强强度度对对组组合合梁梁交交接接面面上上滑滑移移有有确确定定的的影响。影响。3.3.2组合梁交接面的组合梁交接面的滑移特征滑移特征383.4.1截面几何特征值截面几何特征

17、值1、换算截面、换算截面组组合合梁梁在在正正弯弯矩矩作作用用下下按按弹弹性性理理论论进进行行截截面面分分析析时时，应应依依据据截截面面应应变变相相同同且且总总内内力力不不变变的的原原则则，将将受受压压混混凝凝土土板板的的有有效效宽宽度度折折算算成成与与钢材等效的换算截面宽度，见图钢材等效的换算截面宽度，见图3.4.1。即：把混凝土换算为钢即：把混凝土换算为钢 3.4 组合梁按弹性理论分析组合梁按弹性理论分析 391、换算截面、换算截面y040（1）荷载短期效应组合时（）（2）荷期长期效应组合时（）式中混凝土翼板换算为钢材的等效宽度；混凝土翼板的有效宽度；钢材弹性模量E与混凝土模量Ec的比值。1

18、、换算截面、换算截面41()第个单元的截面面积,对混凝土单元需将其换算成钢材单元进行计算；第个单元重心轴距截面顶边得距离。当考虑混凝土得徐变影响时,应将公式代入公式进行计算,即可求得考虑混凝土徐变影响的组合截面的重心轴距组合截面顶边的距离,并用 表示。2 2、换算截面重心轴、换算截面重心轴(中和轴中和轴)的位置的位置42（1）中和轴在板内（见图3.4.2）3 3、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩433 3、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩（中和轴在板内）、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩（中和轴在板内）44（2）中和轴在板下（见图3.4.3）3 3、荷载短期效

19、应组合下截面弹性反抗矩、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩453 3、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩（中和轴在板下）、荷载短期效应组合下截面弹性反抗矩（中和轴在板下）46 组组合合梁梁在在永永久久荷荷载载的的长长期期作作用用下下,受受压压翼翼缘缘混混凝凝土土发发生生徐徐变变,将将使使混混凝凝土土翼翼缘缘的的应应力力减减小小,钢钢梁梁的的应应力力增增大大。为为了了在在计计算算中中反反映映这这一一效效应应,可可将将混混凝凝土土翼翼缘缘板板有有效效宽宽度内的截面面积除以度内的截面面积除以2 2换算成钢材截面面积。换算成钢材截面面积。此此状状况况下下,组组合合截截面面的的中中和和轴轴一一般般位位于于钢

20、钢梁梁的的截截面面内内（见见图图3.4.33.4.3）。换换算算后后的的组组合合截截面面面面积积、惯惯性性矩矩、对对钢钢梁梁上上翼翼缘缘、下下翼翼缘缘的的反反抗抗矩矩以以及及对对组组合合梁梁顶顶面面的的反反抗抗矩为按下式计算矩为按下式计算:4、考虑混凝土徐变的截面反抗矩、考虑混凝土徐变的截面反抗矩474、考虑混凝土徐变的截面反抗矩、考虑混凝土徐变的截面反抗矩48 在楼板的混凝土未达到强度设计值以前，在楼板的混凝土未达到强度设计值以前，全部全部荷载荷载由组合梁中的由组合梁中的钢梁承受钢梁承受，所以，施工阶段只需对钢梁进，所以，施工阶段只需对钢梁进行计算，其计算内容为；钢梁的正应力计算、剪应力计行

21、计算，其计算内容为；钢梁的正应力计算、剪应力计算、整体稳定计算和钢梁挠度计算。此时称为组合梁的算、整体稳定计算和钢梁挠度计算。此时称为组合梁的第一受力阶段。第一受力阶段。在施工阶段在施工阶段,当钢梁受压翼缘的自由长度与其宽度当钢梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过之比不超过表表3.4.13.4.1规定数值时规定数值时,可不进行整体稳定验算可不进行整体稳定验算。3.4.2 3.4.2 施工阶段施工阶段组合梁计算组合梁计算49（1）永久荷载混凝土板、模板及钢梁的自重。（2）可变荷载1）施工活荷载；工人、施工机具及设备等自重。2）附加活荷载附加管线、混凝土堆放、混凝土泵等以及过量冲击效应适当的增加

22、荷载。1 1、荷载计算荷载计算50（1）单向弯曲 钢梁在单向弯矩 的作用下，其截面的正应力应满足下式要求：（2）双向弯曲 钢梁在双向弯矩和的共同作用下，其截面正应力应满足下列要求：2、钢梁正应力计算、钢梁正应力计算51式中绕X轴和Y轴的弯矩设计值，对工字形截面，X轴为强轴Y轴为弱轴；对X轴和Y轴的净截面反抗拒；截面塑性发展系数，工字形截面分别取1.05、1.2，箱形截面均取1.05；钢材的抗弯强度设计值。2、钢梁正应力计算、钢梁正应力计算52当钢梁当受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度比值（图3.4.4），但能满足下列公式要求时，应取。对于工字截面梁对于箱形截面梁2、钢梁正应力计算、钢梁正应力计算5

23、3在主平面内受弯的实腹式钢梁,其腹板的剪应力应满足下列条件：4、钢梁的整体稳定性组合梁中的钢梁部件,当其受压翼缘的自由长度与宽度比值超过表3.4.1中规定的限值时,应按下式验算楼板混凝土未凝固前的钢梁整体稳定性：3、钢梁剪应力计算、钢梁剪应力计算54组合梁施工阶段荷载短期效应组合，简支钢梁在均布荷载作用下的挠度，按下式进行验算：施工阶段作用于钢梁上的均布荷载值;、钢梁的跨度和截面惯性矩;钢材的弹性模量.5、钢梁挠度验算、钢梁挠度验算55在在运运用用阶阶段段，混混凝凝土土翼翼缘缘板板强强度度达达到到强强度度的的设设计计值值，混混凝凝土土翼翼缘缘板板与与钢钢梁梁形形成成了了整整体体，此此时时，应应

24、按按组组合合梁梁进进行行计计算算。接接受受弹弹性性理理论论计计算算时时，要要依依据据计计算算要要求求接接受受换换算算截截面面。运运用用阶阶段段后后加加的的荷荷载载由由组组合合梁梁来来承承受受（称称为为其其次次受受力力阶阶段段），此此时时，钢钢梁梁的的应应力力计计算算应应考考虑虑两两阶阶段段的的应应力力叠叠加加，组组合合梁梁混混凝凝土土翼翼缘缘板板的的应应力力则则只只考虑运用阶段所加的应力影响。考虑运用阶段所加的应力影响。3.4.3运用阶段计算运用阶段计算561、适用范围、适用范围符合下列状况之一的组合梁符合下列状况之一的组合梁,应按弹性理论进行截面应按弹性理论进行截面分析和截面应力力计算。分析

25、和截面应力力计算。（1）组合梁内钢梁翼缘或腹板的板件的宽厚比值大于）组合梁内钢梁翼缘或腹板的板件的宽厚比值大于表表3.4.1规定的限值规定的限值,且其组合梁截面的中和轴位于钢梁且其组合梁截面的中和轴位于钢梁腹板内。腹板内。（2）在设计荷载作用下）在设计荷载作用下,可能因交替发生受拉、受压屈可能因交替发生受拉、受压屈服使材料产生低周期疲惫破坏的构件。服使材料产生低周期疲惫破坏的构件。（3）组合梁的中和轴虽位于钢梁截面内，但钢梁翼缘和）组合梁的中和轴虽位于钢梁截面内，但钢梁翼缘和腹板的板件宽厚比均能满足表腹板的板件宽厚比均能满足表3.4.1的要求。的要求。3.4.3 3.4.3 运用阶段计算运用阶

26、段计算57(1)钢梁部件拉应力小于钢材的屈服强度钢梁部件拉应力小于钢材的屈服强度,混凝土最大压应力小于混凝土最大压应力小于0.5倍轴心抗压强度。倍轴心抗压强度。(2)钢梁宽厚比较大钢梁宽厚比较大,钢梁受力后钢梁受力后,截面尚截面尚未出现塑性化以前未出现塑性化以前,受压翼缘和腹板有可能发受压翼缘和腹板有可能发生局部屈曲。生局部屈曲。2、适用条件、适用条件58(1)计算假定计算假定1)钢材和混凝土均为志向的弹性材料；钢材和混凝土均为志向的弹性材料；2)钢梁和混凝土板之间的相对滑移很小钢梁和混凝土板之间的相对滑移很小,可以忽视可以忽视不计不计,接截面在弯曲后仍保持平面；接截面在弯曲后仍保持平面；3)

27、截面应变符合平截面假定；截面应变符合平截面假定；4)不考虑组合梁混凝土翼缘板内钢筋；不考虑组合梁混凝土翼缘板内钢筋；5)不考虑混凝土开裂影响；不考虑混凝土开裂影响；6)当钢筋混凝土楼板下边设置板托时当钢筋混凝土楼板下边设置板托时,不考虑混凝不考虑混凝土板托影响。土板托影响。3、组合梁正应力计算、组合梁正应力计算59当当将将组组合合梁梁中中混混凝凝土土等等效效换换算算成成钢钢材材以以后后,即即可可认认为为组组合合梁梁的的截截面面是是由由单单一一材材料料钢钢材材组组成成,组组合合截截面面的的正正应应力力可可以以用用材材料料力力学学的的公公式计算。式计算。1)当当组组合合梁梁下下设设置置临临时时支支

28、撑撑时时,按按一一阶阶段段受受力力设设计计,梁梁上上的的荷荷载载全全部部由由组组合合截截面面担担当当。当当不不考考虑虑混混凝凝土土徐徐变变的的影影响响时时,其其截截面面应应力力可可按下式计算：按下式计算：(2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算60A A、中和轴在板内、中和轴在板内对钢梁上翼缘对钢梁下翼缘 对组合梁顶部混凝土 (2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算61 B B、中和轴在板下、中和轴在板下 对钢梁上翼缘 对钢梁下翼缘 对组合梁顶部混凝土 (2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算62式中全部荷载对组合梁产生的正弯矩;钢材的抗拉和抗弯强度设计值;混凝土抗压强度设计值；、组合梁的组合截面对

29、钢梁上翼缘、下翼缘和混凝土顶的反抗矩。2)当组合梁下设置临时支撑时,按一阶段受力设计,梁上的荷载全部由组合截面担当。当考虑混凝土徐变的影响时,其截面应力可按下式计算:(2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算63A A、中和轴在板内、中和轴在板内对钢梁下翼缘对组合梁顶部混凝土B B、中和轴在板下、中和轴在板下对钢梁下翼缘(2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算64 对组合梁顶部混凝土式中永久荷载对组合梁产生的弯矩设计值 扣除永久荷载后的可变荷载对组合梁产生的弯矩设计值。3)当组合梁下不设置临时支撑时,按两个阶段受力设计,这时不考虑长期荷载作用下混凝土徐变的影响,其截面应力可按下式计算：(2)组合梁正

30、应力计算组合梁正应力计算65对钢梁下翼缘 对组合梁顶部混凝土 式中 施工阶段的永久荷载对组合梁产生的弯 矩设计值；运用阶段的永久荷载与可变荷载对组 合梁产生的弯矩设计值。(2)组合梁正应力计算组合梁正应力计算66(1)计算原则计算原则1)计计算算组组合合梁梁的的剪剪应应力力时时，应应考考虑虑施施工工阶阶段段和和运运用用阶阶段段不不同同工工作作截截面面和和受力特点；受力特点；2)在在楼楼板板混混凝凝土土未未硬硬化化之之前前，施施工工阶阶段段的的全全部部荷荷载载由由组组合合梁梁的的钢钢梁梁担担当当，钢钢梁梁的的剪剪应应力力按按钢钢梁梁截截面面进进行行计计算算，当当楼楼板板的的强强度度达达到到混混凝

31、凝土土的的设设计计强强度度后后，后后加加的的运运用用阶阶段段荷荷载载由由组组合合梁梁来来担担当当，其其钢钢梁梁的的剪剪应应力力按按组组合合截截面计算；面计算；3)组组合合梁梁的的钢钢梁梁的的实实际际剪剪应应力力，等等于于钢钢梁梁分分别别按按两两阶阶段段产产生生的的剪剪应应力力之之和。和。4 4、组合梁竖向受剪承载力计算组合梁竖向受剪承载力计算67(2)剪应力计算公式剪应力计算公式1）第一受力阶段）第一受力阶段 在施工荷载作用下在施工荷载作用下,钢梁截面剪应力分布（见图钢梁截面剪应力分布（见图3.2.18b),3.2.18b),剪应力按下式计算：剪应力按下式计算：式中式中施工阶段的可变荷载和永久

32、荷载在钢梁上产施工阶段的可变荷载和永久荷载在钢梁上产生的剪力设计值生的剪力设计值;剪应力验算截面以上的钢梁截面面积对剪应力验算截面以上的钢梁截面面积对钢梁中和轴钢梁中和轴S-S的面积矩；的面积矩；、钢梁的腹板厚度和毛截面的惯性矩。钢梁的腹板厚度和毛截面的惯性矩。4 4、组合梁竖向受剪承载力计算组合梁竖向受剪承载力计算682)其次受力阶段其次受力阶段组合梁在运用阶段增加的荷载作用下组合梁在运用阶段增加的荷载作用下,其钢梁的剪应其钢梁的剪应力按下式计算：力按下式计算：4 4、组合梁竖向受剪承载力计算组合梁竖向受剪承载力计算69式中式中 运用阶段总荷载运用阶段总荷载(可变加永久可变加永久)减去施工减

33、去施工 阶段总荷载对组合梁产生的剪力设计值；阶段总荷载对组合梁产生的剪力设计值；剪应力计算截面以上的钢梁截面对组剪应力计算截面以上的钢梁截面对组合合 截面截面(组合梁换算截面组合梁换算截面)中和轴中和轴0-0-0 0的面积的面积 矩；矩；组合梁换算截面的惯性矩组合梁换算截面的惯性矩.3)3)总的剪应力总的剪应力 a a、当组合截面的中和轴、当组合截面的中和轴0-00-0位于钢梁截面内时，位于钢梁截面内时，钢钢梁总剪应力按梁总剪应力按 计算（见图计算（见图3.4.6d3.4.6d）。）。4 4、组合梁竖向受剪承载力计算组合梁竖向受剪承载力计算70b、当组合截面的中和轴0-0位于混凝土翼缘或板托内

34、时，钢梁剪应力的验算截面取钢梁腹板与翼缘的交接面，此处钢梁的剪应力最大。(3)抗剪强度验算抗剪强度验算式中 钢材的抗剪强度设计值。4 4、组合梁竖向受剪承载力计算组合梁竖向受剪承载力计算71 在梁腹板与翼缘交接处同时作用有很大的法向应力和剪应力，为此，必需验算其主应力。钢梁的主应力应分别满足下列条件：5、主应力计算、主应力计算721、适用范围、适用范围符符合合下下列列条条件件、且且混混凝凝土土翼翼板板与与钢钢梁梁部部件件之之间间实实现现完完全全抗抗剪剪连连接接的的组组合合梁梁，其其运运用用阶阶段段应应按按塑塑性性理理论论进进行行截截面面分分析析和和承承载载力力计算。计算。(1)在在设设计计荷荷

35、载载作作用用下下，不不会会因因交交替替发发生生受受拉拉屈屈服服和和受受压压屈屈服使材料低周疲惫破坏的构件；服使材料低周疲惫破坏的构件；(2)组合梁的中和轴位于混凝土受压翼缘板面内；组合梁的中和轴位于混凝土受压翼缘板面内；(3)组组合合梁梁的的塑塑性性中中和和轴轴虽虽位位于于其其钢钢梁梁部部件件的的截截面面内内，但但钢钢梁梁翼缘和腹板的板件宽厚比均满足表翼缘和腹板的板件宽厚比均满足表3.4.1的要求。的要求。3.5 3.5 组合梁组合梁按塑性按塑性计算理论分析计算理论分析73（1）组合梁截面应全截面塑性化，即钢材的力学性能）组合梁截面应全截面塑性化，即钢材的力学性能应满足以下条件：应满足以下条件

36、：1)强屈比强屈比2)伸长率伸长率3)极限应变极限应变（2）组合梁中钢梁）组合梁中钢梁,在出现全截面塑性化之前在出现全截面塑性化之前,受压翼受压翼缘和腹板不发生板件的局部屈曲缘和腹板不发生板件的局部屈曲;（3）应设置侧向支承杆）应设置侧向支承杆,以限制钢梁的侧向变形和弯扭以限制钢梁的侧向变形和弯扭变形变形.2、适用条件、适用条件741、计算假定、计算假定（1）塑性中和轴以下的型钢截面，其拉应力全部达到钢）塑性中和轴以下的型钢截面，其拉应力全部达到钢材抗拉强度设计值材抗拉强度设计值；（2）塑性中和轴以上的型钢截面，其压应力全部达到钢）塑性中和轴以上的型钢截面，其压应力全部达到钢材的抗压设计强度材

37、的抗压设计强度；（3）塑性中和轴以上的混凝土截面匀整受压）塑性中和轴以上的混凝土截面匀整受压,其压应力全其压应力全部达到混凝土的抗压强度设计值部达到混凝土的抗压强度设计值；（4）塑性中和轴以下的混凝土截面）塑性中和轴以下的混凝土截面,假定全部开裂而不再假定全部开裂而不再受力；受力；3.5.1组合梁受弯承载力计算组合梁受弯承载力计算75（5）组合梁受到负弯矩作用时，混凝土翼缘板有效）组合梁受到负弯矩作用时，混凝土翼缘板有效宽度内的纵向钢筋，其拉应力全部达到钢筋的抗拉强度宽度内的纵向钢筋，其拉应力全部达到钢筋的抗拉强度设计值设计值；（6）若钢筋混凝土板的支座处设置了混凝土板托，）若钢筋混凝土板的支

38、座处设置了混凝土板托，确定组合梁截面尺寸时，混凝土板托的截面尺寸不计。确定组合梁截面尺寸时，混凝土板托的截面尺寸不计。2、正弯矩作用区段承载力计算公式、正弯矩作用区段承载力计算公式（1）塑性中轴位于混凝土受压翼板内塑性中轴位于混凝土受压翼板内(),(),即即时，时，1、计算假定、计算假定76式中 正弯矩设计值2、正弯矩作用区段承载力计算公式、正弯矩作用区段承载力计算公式77混凝土翼缘板受压区高度；混凝土翼缘板受压区高度；钢梁截面应力合力至混凝土受压区截面应钢梁截面应力合力至混凝土受压区截面应 力合力间的距力合力间的距离离；钢梁的截面面积；钢梁的截面面积；钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值；钢材的

39、抗拉、抗压、抗弯强度设计值；混凝土抗混凝土抗压压强强度度设计值设计值。（2）塑性中和塑性中和轴轴在在钢钢梁腹板内梁腹板内(图图3.5.2)3.5.2)，即即 时，时，2、正弯矩作用区段承载力计算公式、正弯矩作用区段承载力计算公式782、正弯矩作用区段承载力计算公式、正弯矩作用区段承载力计算公式79式中式中 钢梁的受压区截面面积钢梁的受压区截面面积;钢梁受拉区截面形心至混凝土翼板受压区钢梁受拉区截面形心至混凝土翼板受压区 截面形心的距离截面形心的距离;钢梁受拉区截面形心至钢梁受压区截面形钢梁受拉区截面形心至钢梁受压区截面形 心的距离心的距离.803 3、负弯矩区段承载力计算、负弯矩区段承载力计算

40、(见图3.5.3)81式中负弯矩设计值；、钢梁塑性中和轴(平分钢梁截面积的轴 线)以上和以下截面对该轴的面积矩；负弯矩区混凝土翼板有效宽度范围内的 纵向钢筋截面面积；纵向钢筋截面形心至组合梁塑性中和轴 之间的距离；组合梁塑性中和轴至钢梁塑性中和轴 的距离。当组合梁塑性中和轴在钢梁 腹板内时,可取 ；当 该中和轴在钢梁翼缘内时,可取钢梁塑 性中和轴至腹板上边缘的距离。82 1 1、接受塑性设计法计算组合梁的承载力时、接受塑性设计法计算组合梁的承载力时,对于受对于受正弯矩作用组合梁截面正弯矩作用组合梁截面,可不计入弯矩与剪力的相互影响；可不计入弯矩与剪力的相互影响；对负弯矩作用的组合梁截面对负弯矩

41、作用的组合梁截面,当满足时当满足时 ,不考不考虑弯矩和剪力的相互影响。虑弯矩和剪力的相互影响。2 2、简支组合梁若按塑性设计方法分析时、简支组合梁若按塑性设计方法分析时,不考虑混不考虑混凝土翼缘板及其板托参与担当剪力。凝土翼缘板及其板托参与担当剪力。3.5.2 3.5.2 组合梁组合梁受剪承载力受剪承载力计算计算83 3 3、组合梁截面的全部剪力、组合梁截面的全部剪力,假定仅由其钢假定仅由其钢梁部件的腹板担当梁部件的腹板担当,其受剪承载力按下式计算：其受剪承载力按下式计算：式中式中 组合梁内钢梁部件截面高度；组合梁内钢梁部件截面高度；组合梁内钢梁部件截面的厚组合梁内钢梁部件截面的厚度；度；钢材

42、的抗剪强度设计值。钢材的抗剪强度设计值。84 3.6.1 3.6.1构造要求构造要求 1 1、一般构造要求、一般构造要求 抗剪连接件的作用是反抗水抗剪连接件的作用是反抗水平剪力和竖向掀起力，其设置应符平剪力和竖向掀起力，其设置应符合以下规定合以下规定:（1 1）栓钉连接件钉头下表面或）栓钉连接件钉头下表面或槽钢连接件上翼缘下表面应高出翼槽钢连接件上翼缘下表面应高出翼缘板底部钢筋顶面缘板底部钢筋顶面30mm30mm；（2 2）连接件沿梁跨度方向）连接件沿梁跨度方向的最大间矩不应大于混凝土翼板的最大间矩不应大于混凝土翼板（包括板托）厚度的（包括板托）厚度的4 4倍倍,且不应大且不应大于于400mm

43、400mm；3.6 3.6 抗剪连接件抗剪连接件的设计的设计85（3）连接件的外侧边缘至钢梁翼缘板边缘的距离）连接件的外侧边缘至钢梁翼缘板边缘的距离不应小于不应小于20mm；（4）连接件的外侧边缘至混凝土翼缘板边缘的距）连接件的外侧边缘至混凝土翼缘板边缘的距离不应小于离不应小于100mm；（5）连接件的顶面混凝土爱护层的厚度不应小于）连接件的顶面混凝土爱护层的厚度不应小于15mm。3.6.1 3.6.1 构造要求构造要求86栓钉是接受自动焊接机焊于钢梁翼缘上，焊接时栓钉是接受自动焊接机焊于钢梁翼缘上，焊接时运用配件瓷环，在自动拉弧焊接的过程中能隔气、运用配件瓷环，在自动拉弧焊接的过程中能隔气、

44、保温、档光，防止溶液飞溅。保温、档光，防止溶液飞溅。1）栓钉的公称直径）栓钉的公称直径8mm、10mm、13mm、16mm、19mm及及22mm，常用的为后，常用的为后4种；种；2）栓钉的长度不应小于杆径的）栓钉的长度不应小于杆径的4倍；倍；2、各种抗剪连接件的构造要求、各种抗剪连接件的构造要求 （1）栓钉连接件）栓钉连接件87883）当当栓栓钉钉的的位位置置不不正正对对钢钢梁梁腹腹板板时时,如如钢钢梁梁上上翼翼缘缘承承受受拉拉力力，则则栓栓钉钉杆杆直直径径不不应应大大于于钢钢梁梁上上翼翼缘缘厚厚度度的的1.5倍倍，如如钢钢梁梁的的上上翼翼缘缘不不承承受受拉拉力力，则则栓栓钉钉杆直径不应大于钢

45、梁上翼缘厚度的杆直径不应大于钢梁上翼缘厚度的2.5倍；倍；4）栓栓钉钉沿沿梁梁跨跨方方向向间间距距不不应应小小于于杆杆径径6倍倍，垂垂直于梁跨方向的间距不应小于杆径直于梁跨方向的间距不应小于杆径4倍倍,见图见图3.6.1；895）用压型钢板作底模的组合梁）用压型钢板作底模的组合梁,栓钉杆直径不宜大于栓钉杆直径不宜大于19mm,混凝凸肋宽度不应小于栓钉直径的混凝凸肋宽度不应小于栓钉直径的2.5倍；栓钉高度倍；栓钉高度应满足应满足（图（图3.6.2）。）。3.6.1 3.6.1 构造要求构造要求90（2）弯筋连接件）弯筋连接件1）弯弯起起钢钢筋筋应应成成对对称称布布置置,直直径径不不应应小小于于1

46、2mm,弯弯起起角角一一般般为为450,弯弯折折方方向向应应与与混混凝凝土土翼翼板板对对钢钢梁梁的的水平剪力方向相一样（见下图）。水平剪力方向相一样（见下图）。912)2)在在梁梁的的跨跨中中区区段段可可能能发发生生纵纵向向水水平平剪剪应应力力变变号号处处,应在两个方向均设置弯起钢筋；应在两个方向均设置弯起钢筋；3)3)每每根根弯弯起起钢钢筋筋从从弯弯起起点点算算起起的的总总长长度度不不应应小小于于25,其中的水平段长度不应小于其中的水平段长度不应小于10；4)4)弯弯起起钢钢筋筋连连接接件件沿沿梁梁长长方方向向的的间间距距应应宜宜小小于于混混凝凝土翼缘板（包括板托）土翼缘板（包括板托）0.7

47、倍；倍；5)5)弯弯起起钢钢筋筋与与钢钢梁梁连连接接的的双双侧侧焊焊缝缝的的长长度度应应不不小小于于4(HPB235钢筋钢筋)或或5d(变形钢筋变形钢筋),为钢筋直径；为钢筋直径；92（3）槽钢连接件）槽钢连接件1)槽钢连接件翼般接受槽钢连接件翼般接受Q235钢轧制的小型槽钢钢轧制的小型槽钢.2)槽槽钢钢连连接接件件的的开开口口方方向向应应与与板板梁梁叠叠合合面面纵纵向向水水平剪力方向一样平剪力方向一样,见图见图3.6.4。93 3)3)槽钢连接件沿梁跨度方向的间距不应大于混凝槽钢连接件沿梁跨度方向的间距不应大于混凝土翼板土翼板(包括板托包括板托)厚度的厚度的4 4倍倍,且不应大于且不应大于4

48、00mm.400mm.3 3、钢钢梁梁顶顶面面不不得得涂涂刷刷油油漆漆,并并应应在在浇浇混混凝凝土土楼楼板板之之前清除铁绣、焊渣及其它杂质。前清除铁绣、焊渣及其它杂质。4 4、梁端连接件、梁端连接件 （1 1）组组合合梁梁的的端端部部,应应在在钢钢梁梁顶顶面面焊焊接接两两端端连连接接件件,以以承受因混凝土干缩所引起的应力承受因混凝土干缩所引起的应力.（2 2）梁梁端端连连接接件件一一般般接接受受工工字字钢钢上上加加焊焊水水平平锚锚筋筋,见见图图3.6.5.3.6.5.（3 3）梁梁端端连连接接件件的的工工字字钢钢上上的的锚锚筋筋,其其直直径径和和根根数数根根据计算来确定据计算来确定.94951

49、、栓钉、栓钉连接件的连接件的受力性能受力性能 3.6.2 3.6.2 抗剪连接件受力性能抗剪连接件受力性能962、弯筋连接件的受力性能、弯筋连接件的受力性能3、槽钢连接件的受力性能、槽钢连接件的受力性能971 1、圆柱头焊钉连接件承载力、圆柱头焊钉连接件承载力 组合梁中栓钉连接件主要承受侧压力，栓钉组合梁中栓钉连接件主要承受侧压力，栓钉的承载力随其长度的增加而增加的承载力随其长度的增加而增加,但当栓钉的长但当栓钉的长度与直径之比大于度与直径之比大于4 4之后之后,承载力的增长有限。承载力的增长有限。（1 1）一般混凝土翼缘板）一般混凝土翼缘板 栓钉的承载力设计值可按下列公式计算，或栓钉的承载力

50、设计值可按下列公式计算，或查表查表3.6.13.6.1。3.6.3 3.6.3 单个单个抗剪连接件承载力抗剪连接件承载力98式中混凝土的弹性模量;圆柱头焊钉(栓钉)钉杆截面面积;圆柱头焊钉(栓钉)抗拉强度设计值;栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比.当栓钉材料性能等级为4.6级时,取 ，。99（2）压型钢板混凝土翼板 其叠合面上的栓钉连接件受剪承载力设计值,应按下列两种状况分别乘以折减系数.1、型钢板底凸肋平行于钢梁 2、压型钢板底凸肋垂直于钢梁 100式中式中 混凝土凸肋底平均宽度，肋底上部宽度小混凝土凸肋底平均宽度，肋底上部宽度小于下部宽度时，见图于下部宽度时，见图3.6.23.6.2，取