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1、钢与混凝土组合梁重庆大学土木工程学院重庆大学土木工程学院 崔崔 佳佳11.1 组合梁的应用和发展 组合梁的应用开始于本世纪（组合梁的应用开始于本世纪（2020世纪）世纪）2020年代年代，我国从，我国从5050年代开始开展组合梁的研究和应用。最年代开始开展组合梁的研究和应用。最初主要用于桥梁结构，自初主要用于桥梁结构，自8080年代以来，由于在多层年代以来，由于在多层及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁在及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁在建筑结构领域也得到了长足的发展。建筑结构领域也得到了长足的发展。在设计方法方面，大约在在设计方法方面，大约在6060年代以前，组合梁年代以前，
2、组合梁基本上按弹性理论设计，基本上按弹性理论设计，6060年代开始逐步转变为按年代开始逐步转变为按塑性理论设计。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拉性能和混凝土的抗压性能。与单独工作的钢材的抗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强，
3、可以节省钢和耐火性能也有所增强，可以节省钢20204040，从而，从而取得较大的经济效益。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，组合梁的整体刚度比钢梁单独工作时要大得多，挠度可减小挠度可减小1/31/31/21/2。如果保持挠度大小不变，则钢。如果保持挠度大小不变，则钢梁高度可减低梁高度可减低15152 02 0，使建筑高度降低。，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：（）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
4、的设计。（）部部份份抗抗剪剪连连接接组组合合梁梁的的设设计计。部部份份抗抗剪剪连连接接对对梁梁的的强强度度影影响响很很小小，只只挠挠度度增增大大，可可节节约约连连接接件和施工费用。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。组合梁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：钢筋混凝土
5、翼板、抗剪连接件、钢梁。11.2 一般规定（1）钢筋混凝土翼板组合梁的受压翼缘；（2）抗剪连接件混凝土翼板与钢梁共同工作的基础，主要用来承受翼板与钢梁接触面之间的纵向剪力；同时可承受翼板与钢梁之间的掀起力。（3）钢梁在组合梁中主要承受拉力和剪力，钢梁的上翼缘用作混凝土翼板的支座并用来固定抗剪连接件，在组合梁受弯时，抵抗弯曲应力的作用远不及下翼缘，故钢梁宜设计成上翼缘截面小于下翼缘截面的不对称截面。组合梁的工作原理l l 1.1.组合梁混凝土翼板的形式 组合梁混凝土翼板的形式 组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合板或 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凝土组合板。
6、混凝土叠合板翼板由预制板和现 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采取拉毛 浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面采取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 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。成整体。压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连 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结构。接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。11.3 组合梁的截面形式和翼板的有效宽度 l l2.2.钢梁的形式钢梁的形式 钢梁的形式应根据组
7、合梁跨度、荷载、施工条钢梁的形式应根据组合梁跨度、荷载、施工条件等综合考虑。一般来说，采用上窄下宽的焊接工件等综合考虑。一般来说，采用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，也可字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也可采用热轧采用热轧HH型钢或普通工字钢，或在其下面加一块型钢或普通工字钢，或在其下面加一块盖板。盖板。当跨度较大而荷载相对较小的情况，可考虑采当跨度较大而荷载相对较小的情况，可考虑采用用HH型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成的蜂窝梁。它将的蜂窝梁。它将HH型钢高度提高约型钢高度提高约5050，有较好的，有较好的经济效
8、果，而空洞又便于铺设管线。经济效果，而空洞又便于铺设管线。3.3.混凝土翼板的计算宽度混凝土翼板的计算宽度 计算组合梁时，将其截面视为计算组合梁时，将其截面视为TT形截面，上部形截面，上部受压翼缘为混凝土板的一部份甚至全部。由于剪力受压翼缘为混凝土板的一部份甚至全部。由于剪力滞后的影响，混凝土翼板内的压应力分布沿宽度方滞后的影响，混凝土翼板内的压应力分布沿宽度方向是不均匀的，所谓计算宽度（即有效宽度）实质向是不均匀的，所谓计算宽度（即有效宽度）实质上是指以应力均匀分布为前提的当量宽度。上是指以应力均匀分布为前提的当量宽度。规范取用的组合梁混凝土翼板有效宽度，系按规范取用的组合梁混凝土翼板有效宽
9、度，系按现行国家标准混凝土结构设计规范现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010GB50010的规的规定采用的。定采用的。混凝土翼板的有效宽度 取下式中的最小值：式中 bc1、bc2相邻钢梁间净距s0的1/2。公式中最重要的是公式中最重要的是bbc2c2值（有些情况值（有些情况bbc1c1值与值与bbc2c2值值相等），世界各国或地区的规范，对相等），世界各国或地区的规范，对bbc2c2值的规定颇不值的规定颇不一致，组合梁翼板的计算宽度与梁格尺寸、梁的位置一致，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）、荷载方式（均布或集中荷载）（在楼盖外侧或中部）、荷载方式（均布或集中荷
10、载）、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家的规、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家的规范忽略了某些因素，而其他规范又忽略另外一些因素范忽略了某些因素，而其他规范又忽略另外一些因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的bbc2c2应应小于中部两侧有翼板小于中部两侧有翼板bbc2c2的；集中荷载作用时的的；集中荷载作用时的bbc2c2值应值应小于均布荷载作用的情况；连续梁的小于均布荷载作用的情况；连续梁的bbc2c2值应小于简支值应小于简支梁的该值。梁的该值。此外，各国规范对此外，各国规范对bbc2c2的取值相差较大，与梁跨的取值相差较大，与
11、梁跨度度ll的关系从的关系从0.0830.083ll（美国，一侧有翼板）到（美国，一侧有翼板）到0.20.2ll（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。对于日本于日本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，但在极限荷载情况下，有效宽度应予减小。但在极限荷载情况下，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连结，不能考虑两者完全粘连连结，不能
12、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致，似值得再加以研究。范一致，似值得再加以研究。混凝土翼板计算厚度的取值：混凝土翼板计算厚度的取值：（11）对现浇混凝土，取如图）对现浇混凝土，取如图 中的值；中的值；（22）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GB 50010GB 50010的有关规定采取相应的构造措施后，的有关规定采取相应的构造措施后，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；（33）当采用压型钢板作混凝土底模时
13、，若用薄弱）当采用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，翼板厚度可采用有肋处板的总厚度。翼板厚度可采用有肋处板的总厚度。1.组合梁截面的基本假定（1）组合梁截面变形符合平面假定；（2）钢梁与混凝土翼板之间的相互连接可靠，虽然有微小的相对位移，但可忽略不计；（3）钢材与混凝土均为理想的弹塑性体。（4）忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用；（5）假定剪力全部由钢梁承受，同时不考虑剪力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 组合梁的截面高度一般为跨度的1/151/16，为使钢梁的
14、抗剪强度与组合梁的抗弯强度相协调，钢梁截面高度不宜小于组合梁截面总高度h的1/2.5。组合梁的截面计算有弹性分析法和塑性分析法两种，在20世纪50年代及以前，组合梁的抗弯强度主要按弹性理论计算。假定钢梁和混凝土均为弹性体，变形后截面保持平面，混凝土不能受拉，不考虑板托截面。计算时，将受压区混凝土截面除以n0，换算成钢截面。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理理想想弹弹塑塑性性体体，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。试试验验研研究究发发现现，弹弹性性理理论论对对弯弯曲曲刚刚度度和和截截面面开开始始屈屈服服前前
15、的的曲曲率率能能给给出出较较准准确确的的预预测测，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，截截面面开开始始屈屈服服时时的的弯弯矩矩MMyy却却过过高高地地估估计计了了1313左左右右。组组合合梁梁开开始始屈屈服服后后的的承承载载潜潜力力较较大大，最最后后破破坏坏的的极极限限弯弯矩矩MMuu比比MMyy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6060年年代代开开始始，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载的的一一般般结结构构，均均逐逐渐渐转转为为按简单塑性理论进行计算。按简
16、单塑性理论进行计算。组合梁的计算分两阶段施工阶段和使用阶段。（1）施工阶段：钢梁承受混凝土和钢梁的自重以及施工活荷载，钢梁应计算强度、稳定性和刚度。（2）使用阶段：钢梁上的混凝土翼板已终凝形成组合梁承受在使用期间的荷载。应按钢与混凝土组合梁进行截面的强度、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 正弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢筋混凝土翼板内，也可能位于钢梁截面内，计算时分两种情况考虑。（1）当塑性中和轴位于混凝土受压翼板内，即Afbcehcfc时：（2）当塑性中和轴位于钢梁截面内即Af bcehcfc时: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
17、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采采用用塑塑性性理理论论计计算算抗抗弯弯承承载载力力，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可可靠靠连连接接，能能保保证证钢钢筋筋应力的充分发挥，忽略混凝土抗拉强度的
18、贡献。应力的充分发挥，忽略混凝土抗拉强度的贡献。规规范范规规定定组组合合梁梁在在负负弯弯矩矩作作用用区区段段拉拉力力全全部部由由翼翼板板内内配配置置的的纵纵向向钢钢筋筋承承受受，梁的抗弯强度应满足下式的要求：Ms=(S1+S2)f 在在负负弯弯矩矩作作用用下下，组组合合梁梁的的混混凝凝土土翼翼板板还还应应进进行行最最大大裂裂缝缝宽宽度度计计算算。因因为为连连续续组组合合梁梁负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土翼翼板板的的工工作作状状态态很很接接近近于于钢钢筋筋混混凝凝土土轴轴心心受受拉拉构构件件，故故最最大大裂裂缝缝宽宽度度的的计计算算可可参参照照混混凝凝土土结结构构设计规范进行。设计规范进行。在在验
19、验算算混混凝凝土土裂裂缝缝时时，可可仅仅按按荷荷载载的的标标准准组组合合进进行行计计算算，因因为为在在荷荷载载标标准准组组合合下下计计算算裂裂缝缝的的公公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。连续组合梁由由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，且且在在正正常常使使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
20、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 Mk由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩：Mse由荷载效应标准组合按弹性方法计算得到的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：r钢筋截面重心至钢筋和钢梁形成的组合截面塑性中和轴的距离。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-混混凝凝土土组组合合梁梁的的混混凝凝土土板板与与钢钢梁梁之之所所以以能能形形成成整整体体共共
21、同同工工作作，关关键键是是由由于于抗抗剪剪连连接接件件传传递递二二者者之之间间的的剪剪力力。规规范范规规定定，抗抗剪剪连连接接件件应应以以控控制制截截面面间间的的区区段段分分段段进进行行布布置置，控控制制截截面面一一般般取取弯弯矩矩最最大大截截面面及及零零弯弯矩矩截截面面。在在每每个个正正弯弯矩矩计计算算区区段段（剪剪跨跨）内内，钢钢梁梁与与混混凝凝土土板板交交界界面面的的纵纵向向剪剪力力VVss取取（AfAf）和和（bbeehhc1c1ffcc）中中的的较较小小值值。在在负负弯弯矩矩区区段段，VVss等于钢筋屈服时所能提供的纵向拉力等于钢筋屈服时所能提供的纵向拉力AAststffstst。因
22、此，完全抗剪连接所需要的抗剪连接件数目为：因此，完全抗剪连接所需要的抗剪连接件数目为：当当剪剪力力连连接接件件的的设设置置受受构构造造等等原原因因影影响响不不能能全全部部配配置置，即即剪剪跨跨内内的的实实际际抗抗剪剪连连接接件件数数目目nnrrnnff，不不足足以以承承受受组组合合梁梁上上最最大大弯弯矩矩点点和和邻邻近近零零弯弯矩矩点点之之间间的的剪剪跨跨区区段段内内总总的的纵纵向向水水平平剪剪力力时时，可可采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接设设计计法法。国国内内外外研研究究成成果果表表明明，在在承承载载力力和和变变形形都都能能满满足足要要求求时时，采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接组组合合梁梁是
23、是可行的。可行的。在在承承载载力力和和变变形形许许可可的的条条件件下下，采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接可可以以减减少少连连接接件件用用量量，降降低低造造价价并并方方便便施施工工。对对采采用用压压型型钢钢板板混混凝凝土土组组合合板板为为翼翼板板的的组组合合梁梁，由由于于受受板板肋肋几几何何尺尺寸寸的的限限制制，栓栓钉钉布布置置的的数数量量有有限限，有时也不得不采用部分抗剪连接的设计方法。有时也不得不采用部分抗剪连接的设计方法。由由于于梁梁的的跨跨度度愈愈大大对对连连接接件件柔柔性性性性能能要要求求愈愈高高，所以用这种方法设计的组合梁其跨度不宜超过所以用这种方法设计的组合梁其跨度不宜超过20m2
24、0m。对对于于单单跨跨简简支支梁梁，部部分分抗抗剪剪连连接接的的抗抗弯弯强强度度计计算方法是根据简化塑性理论按下列假定确定的：算方法是根据简化塑性理论按下列假定确定的：（11）在在所所计计算算截截面面左左右右两两个个剪剪跨跨内内，取取连连接接件件承承载载力力设设计计值值之之和和 nnrr 的的较较小小者者作作为为混混凝凝土土翼翼板板中中的的剪剪力；力；（22）梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板间间产产生生相相对对滑滑移移，以以至至混混凝凝土土翼板与钢梁翼板与钢梁有各自的中有各自的中和轴。和轴。部分抗剪连接时，混凝土翼板受压区高度由抗剪连接件能够提供的最大剪力所确定:部分抗剪连接时一个剪跨区的抗剪连接
25、件数目；每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。钢梁受压区面积为：A 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：yy11 钢钢梁梁受受拉拉区区截截面面形形心心至至混混凝凝土土翼翼板板受受压压区形心的距离；区形心的距离；yy22 钢钢梁梁受受拉拉区区截截面面形形心心至至钢钢梁梁受受压压区区形形心心的距离。的距离。部分抗剪连接组合梁在负弯矩作用区段的抗弯强度，按 nr 和 AAststffstst 两者中的较小值计算。计算略偏保守，以补偿混凝土的抗拉作用、钢筋的强化作用以及构造钢筋的作用。随随着着抗抗剪剪连连接接件件数数目目的的减减少少，钢钢梁梁与与混混凝凝
26、土土翼翼板板的的共共同同工工作作能能力力不不断断降降低低，导导致致二二者者交交界界面面产产生生过过大大的的滑滑移移，从从而而影影响响钢钢梁梁塑塑性性性性能能的的充充分分发发挥挥，并并使使构构件件在在承承载载力力极极限限状状态态时时延延性性降降低低。为为了了保保证证部部分分抗抗剪剪连连接接的的组组合合梁梁能能有有较较好好的的工工作作性性能能，在在任任一一剪剪跨跨区区内内，规规范范规规定定部部分分抗抗剪剪连连接接时时连连接接件件的的数数量量不不得得少少于于按按完完全全抗抗剪剪连连接接设设计计时时该该剪剪跨跨区区内内所所需需抗抗剪剪连连接接件件总总数数的的50%50%，否否则则将将按按单单根根钢钢梁
27、梁计计算算，不考虑组合作用。不考虑组合作用。部部分分抗抗剪剪连连接接时时，组组合合梁梁的的抗抗剪剪连连接接件件必必须须具具有有一一定定的的柔柔性性，即即理理想想的的塑塑性性状状态态，因因此此规规范范规规定栓钉直径定栓钉直径d d 22mm22mm，杆长，杆长l l 4d4d。此此外外，混混凝凝土土强强度度等等级级不不能能高高于于C40C40，以以保保证证栓钉工作时全截面进入塑性状态。栓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
28、不应对钢梁板件宽厚比提出要求。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分发展，应按塑性设计的规定控制钢梁板件的宽厚分发展，应按塑性设计的规定控制钢梁板件的宽厚比。受压翼缘板的外伸冤度比。受压翼缘板的外伸冤度bb与其厚度与其厚度tt之比的控制之比的控制式为式为b/t9b/t9。实际上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊有实际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。连接件，不易失去局部稳定。塑性中和塑性中和轴轴在在钢钢梁内梁内时时，腹板小部分，腹板小部分为为受受压压区，区，大部分大部分为为受拉区，整个腹板属偏心受拉的工作状受
29、拉区，整个腹板属偏心受拉的工作状态态。如果偏安全地参照塑性如果偏安全地参照塑性设计时设计时偏心受偏心受压压的控制式，的控制式，得腹板得腹板总总的的计计算高度算高度hh00与其厚度与其厚度ttww之比的控制式之比的控制式为为：也可以将塑性中和轴以上的受压区视为轴心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：受压构件的腹板，取：式中式中hh11为腹板受压区的高度。为腹板受压区的高度。由于连续梁内力重分配时负负弯弯矩矩区区需需具具有有一一定定的的转转动动能能力力，同同时时还还需需控控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
30、数数情情况况下下，钢钢筋筋所所承承担担的的力力与与钢钢梁梁承承担担的的力力之之比比Astfst/Af小于小于0.370.37，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 抗剪 剪连 连接 接件 件是 是组 组合 合梁 梁设 设计 计的 的关 关键 键技 技术 术之 之一 一，目 目前 前一 一般 般采 采用 用圆 圆柱 柱头 头栓 栓钉 钉、槽 槽钢 钢和 和弯 弯起 起起 起钢 钢筋 筋等 等三 三种 种抗 抗剪 剪连 连接 接件 件，它 它们 们单 单位 位承 承载 载力 力的 的耗 耗钢 钢量 量之 之比 比约 约为 为1 1：2.5
31、 2.5：5 5，以 以栓 栓钉 钉最 最省 省，弯 弯筋 筋耗 耗钢 钢量 量最 最大 大。所 所以 以在 在条 条件 件许 许可 可情 情况 况下 下，应 应尽 尽可 可能 能采 采用 用以 以专 专门 门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。圆柱头栓钉连接件主要靠栓杆抗剪来承受剪力，用圆头抵抗掀拉力。根据试验，栓钉连接件主要有两种破坏模式，即栓钉根部混凝土受局部承压作用，根部混凝土区出现局部破碎或栓钉杆被剪坏。因而影响圆柱头栓钉连接件抗剪承载力的主要因素有：栓杆的直径d（或栓钉的截面积As）；混凝土的弹性模量Ec；混凝土的强度等级。关关于于圆圆柱柱头头栓栓钉钉的的抗抗剪
32、剪承承载载力力，根根据据欧欧洲洲钢钢结结构构协协会会组组合合结结构构规规范范等等资资料料，其其承承载载力力的的限限制制条条件件为为0.70.7AAssffuu。但但在在修修订订8888规规范范时时，认认为为我我国国使使用用经经验验不足，将不足，将ffuu改为改为ff，即：，即：GBJ17-88GBJ17-88规规范范发发行行以以来来，设设计计者者在在使使用用中中发发现现，NNvvcc均均由由“0.70.7AAssf f”控控制制，“”不不起起作作用用，使使栓栓钉钉数数偏偏多多，现现将将此此限限制制条条件件改改为为：“0.7“0.7AAssrf rf”，rr为为栓栓钉钉材材料料的的强强屈屈比比，
33、按按规规定定，栓栓钉材料为钉材料为4.64.6级，即级，即ff=215N/mm=215N/mm22，rr=1/0.6=1.67=1/0.6=1.67。以以上上对对抗抗剪剪连连接接件件承承载载力力的的计计算算公公式式，是是根根据据正正弯弯矩矩作作用用下下的的试试验验结结果果得得到到的的，当当栓栓钉钉位位于于负负弯弯矩矩区区时时，混混凝凝土土翼翼板板处处于于受受拉拉状状态态，栓栓钉钉周周围围的的混混凝凝土土对对其其约约束束程程度度不不如如正正弯弯矩矩区区的的栓栓钉钉受受到到周周围围混混凝凝土土约约束束程程度度高高，故故位位于于负负弯弯矩矩区区的的栓栓钉钉抗抗剪剪承承载载力力应应予予折折减减。规规范
34、范规规定定，对对位位于于负负弯弯矩矩区区段段的的抗抗剪剪连连接接件件，其其抗抗剪剪承承载载力力设设计计值值 对对中中间间支支座座应应乘乘以折减系数以折减系数0.90.9，对悬臂部分应乘以折减系数，对悬臂部分应乘以折减系数0.80.8。用用压压型型钢钢板板作作混混凝凝土土翼翼板板的的底底模模时时，其其抗抗剪剪连连接接件件一一般般用用栓栓钉钉，栓栓钉钉根根部部无无混混凝凝土土约约束束，当当压压型型钢钢板板垂垂直直于于钢钢梁梁时时，混混凝凝土土肋肋是是不不连连续续的的。压压型型钢钢板板组组合合梁梁的的破破坏坏主主要要表表现现为为混混凝凝土土肋肋的的破破坏坏。其其承承载载力力极极限限状状态态首首先先表
35、表现现为为混混凝凝土土肋肋和和压压型型钢钢板板的的粘粘结结破破坏坏，然然后后是是混混凝凝土土肋肋剪剪切切破破坏坏，此此时时栓栓钉钉的的承承载载力力要要低低于于混混凝凝土土实实板板的的情情况况，故故栓栓钉钉的的抗抗剪剪承承载载力力应应予予折折减减，规规范范规规定定的的折折减减系系数数是是根根据据试试验验分分析析而得的，分为两种情况。而得的，分为两种情况。当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力折减系数为：折减系数为：b bww 混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽度小于下部宽度时改取上部宽度；度小于下部宽度时改取上部宽度
36、；h hee混凝土凸肋高度；混凝土凸肋高度；h hdd栓钉高度。栓钉高度。当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力折减系数为：力折减系数为：一个板肋中布置的栓钉数 11.8 挠度计算l l组合梁的挠度计算与钢筋混凝土梁类似，可按结构组合梁的挠度计算与钢筋混凝土梁类似，可按结构力学公式进行，计算时应分别考虑在荷载标准组合力学公式进行，计算时应分别考虑在荷载标准组合及荷载准永久组合下的截面折减刚度，并以其中的及荷载准永久组合下的截面折减刚度，并以其中的较小值作为挠度计算的依据。较小值作为挠度计算的依据。l l由于组合梁在荷载的标准组合作用下产生的截面弯由于
37、组合梁在荷载的标准组合作用下产生的截面弯矩小于组合梁在弹性阶段的极限弯矩，即组合梁在矩小于组合梁在弹性阶段的极限弯矩，即组合梁在正常使用阶段仍处于弹性工作状态，因此组合梁的正常使用阶段仍处于弹性工作状态，因此组合梁的变形计算可按弹性理论进行。变形计算可按弹性理论进行。组合梁采用的柔性连接件在传递钢梁与混凝土组合梁采用的柔性连接件在传递钢梁与混凝土翼板交界面的剪力时本身会发生变形，周围的混凝翼板交界面的剪力时本身会发生变形，周围的混凝土也会产生压缩，导致钢梁与混凝土翼板的交界面土也会产生压缩，导致钢梁与混凝土翼板的交界面产生滑移应变，从而引起附加挠度，因此，组合梁产生滑移应变，从而引起附加挠度，
38、因此，组合梁的挠度计算，其截面刚度应采用考虑滑移效应的折的挠度计算，其截面刚度应采用考虑滑移效应的折减刚度。折减刚度按下式确定：减刚度。折减刚度按下式确定：影响折减刚度的主要因素有截面几何特征、抗影响折减刚度的主要因素有截面几何特征、抗剪连接件的刚度及布置方式。剪连接件的刚度及布置方式。组合梁的换算截面惯性矩刚度折减系数 当当按按连连续续梁梁设设计计时时，组组合合梁梁挠挠度度一一般般不不会会超超过过容容许许值值，但但按按塑塑性性铰铰理理论论进进行行承承载载力力极极限限状状态态设设计计时时，仍仍需需对对挠挠度度进进行行验验算算。由由于于连连续续梁梁负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土开开裂裂退退出出工工作作，造造成成组组合合梁梁沿沿长长度度方方向向刚刚度度不不均均匀匀。一一种种简简化化方方法法是是，在在中中支支座座两两侧侧各各0.150.15倍倍跨跨度度范范围围内内只只考考虑虑钢钢梁梁和和纵纵向向钢钢筋筋对对刚刚度度的的贡贡献献，在在其其余余区区段段取取相相应应的的折折减减刚刚度度，按按变变刚刚度度连连续续梁梁来来进进行挠度计算。行挠度计算。谢 谢 大 家