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1、 1. 趙鴻鐵著，鋼與混凝土組合結構，科學出版社，北京，2001 2. 聶建國等，鋼-混凝土組合結構，中國建筑工業(yè)出版社，北京，2005 3. 薛建陽主編，鋼與混凝土組合結構，華中科技大學出版社，武漢，2007 4. Johnson R P, Composite Structures of Steel and Concrete, OXFORD: Blackwell Scientific Publications, 1995 參考書目教材 趙鴻鐵主編，組合結構設計原理，高等教育出版社，北京，2005 第1頁/共177頁第2頁/共177頁第3頁/共177頁第4頁/共177頁第5頁/共177頁第一章

2、緒論：國內外組合結構研究與應用的發(fā)展與現(xiàn)狀第二章 鋼與混凝土的連接與組合第三章 壓型鋼板與混凝土組合板 第四章 鋼與混凝土組合梁第五章 型鋼混凝土結構 第六章 鋼管混凝土柱第七章 混合結構設計概論第6頁/共177頁第一章緒論1.1 組合結構的類型及特點組合結構的類型及特點 兩種不同性質的材料組合成整體共同工作的構件稱為組合構件。由組合構件可組成組合結構。 50多年來組合結構的研究與應用得到迅速發(fā)展，至今已成為一種公認的新的結構體系。其與傳統(tǒng)的四大結構，即鋼結構、木結構、砌體結構和鋼筋混凝土結構并列，已擴展成為五大結構。 鋼與混凝土組合結構依照鋼材形式與配鋼方式不同又有多種類型，并且一些新的結構

3、形式仍在不斷出現(xiàn)。目前研究較為成熟與應用較多的主要有下列各種鋼與混凝土組合結構。第7頁/共177頁1.1.壓型鋼板與混凝土組合板壓型鋼板與混凝土組合板 在壓成各種形式的凹凸肋與各種形式槽紋的鋼板上澆注混凝土而制成的組合板，依靠凹凸肋及不同的槽紋使鋼板與混凝土組合在一起。 在與混凝土共同工作性能較差的壓型鋼板上可焊接附加鋼筋或栓釘，以保證鋼材與混凝土的完全組合作用。 特點：利用混凝土造價低、抗壓強度高、剛度大等特點作為板的受壓區(qū)，而受拉性能好的鋼材放在受拉區(qū)，代替板中受拉鋼筋，使得兩種材料合理受力，各得其所，都能發(fā)揮各自的優(yōu)點。其突出的優(yōu)點還在于壓型鋼板在施工時先行安裝，可作為澆注混凝土的模板及

4、施工平臺。第8頁/共177頁壓型鋼板與混凝土組合板的形式第9頁/共177頁2.2.鋼與混凝土組合梁鋼與混凝土組合梁 將鋼梁與混凝土板組合在一起形成組合梁?；炷涟蹇梢允乾F(xiàn)澆混凝土板，也可以是預制混凝土板、壓型鋼板混凝土組合板或預應力混凝土板。鋼梁可以用軋制或焊接鋼梁。 鋼梁形式有工字鋼、槽鋼或箱形鋼梁?；炷涟迮c鋼梁之間用剪切連接件連接，使混凝土板作為梁的翼緣與鋼梁組合在一起，整體共同作用形成組合T T形梁。 特點：使混凝土受壓，鋼梁主要是受拉與受剪，受力合理強度與剛度顯著提高，充分利用了混凝土的有利作用。并且由于側向剛度大的混凝土板與鋼梁組合連接在一起，很大程度上比避免了鋼結構容易發(fā)生整體失

5、穩(wěn)與局部失穩(wěn)的弱點。第10頁/共177頁帶板托的組合梁無板托的組合梁組合梁的形式第11頁/共177頁3.3.型鋼混凝土結構型鋼混凝土結構 型鋼混凝土結構是在混凝土中主要配置軋制或焊制型鋼。 特點：在混凝土中配置的是型鋼，這些型鋼可以是軋制的也可以是焊接的。一般在大型建筑中經(jīng)常配置焊接型鋼，可以根據(jù)構件截面大小、受力特點，考慮到受力的合理性，靈活的選擇焊接型鋼各個板件寬度與厚度。型鋼混凝土結構不僅強度、剛度明顯增加，而且延性獲得很大的提高，從而成為一種抗震性能很好的結構，所有尤其適用于地震區(qū)。比起鋼結構建筑，采用型鋼混凝土結構節(jié)省了大量鋼材，降低了造價，而且避免了鋼結構建筑防銹、防腐蝕、防火性能

6、差，需要經(jīng)常性維護等弱點。第12頁/共177頁型鋼混凝土構件截面形式第13頁/共177頁4.4.鋼管混凝土柱鋼管混凝土柱 鋼管混凝土柱可分為（圓）鋼管混凝土柱和方鋼管混凝土柱。一般在鋼管中澆注混凝土，并不另配鋼筋。 （1 1）圓鋼管混凝土柱的特點：利用鋼管約束混凝土，將混凝土由單向受壓轉變?yōu)槿蚴軌?。鋼管混凝土結構充分發(fā)揮混凝土和鋼材各自的優(yōu)點，避免了鋼材特別是薄壁鋼材容易失穩(wěn)的缺點，所以受力合理，大大節(jié)省材料由于其是圓形截面，而且斷面高度較小，所以在受彎矩作用時顯然并無優(yōu)越可言，而且是不利的，因此常常將其作為高層建筑中的下面數(shù)層的柱是最合適的。圓鋼管混凝土結構的最大弱點是圓形截面的柱與矩形截

7、面的梁連接比較復雜，是推廣圓鋼管混凝土結構的一大障礙。第14頁/共177頁圓鋼管混凝土方鋼管混凝土矩形鋼管混凝土鋼管混凝土截面形式第15頁/共177頁 (2)(2)方鋼管混凝土柱的特點：克服了圓鋼管混凝土柱的一些缺點?？梢杂米髌氖軌褐?，房屋的外觀較好；連接面為平面，節(jié)點構造比較簡單；方鋼管構成封閉截面，自身剛度較大；由于鋼材都分布于截面外邊，抗彎承載力較高；鋼板為連續(xù)配置，提高了對混凝土的約束作用，故構件的延性比鋼筋混凝土結構明顯提高；省去模板，方便施工。第16頁/共177頁鋼管混凝土節(jié)點形式第17頁/共177頁圓空夾層鋼管混凝土截面形式第18頁/共177頁1.2 組合結構的發(fā)展與應用組合結

8、構的發(fā)展與應用 由于組合結構的一系列優(yōu)點，所以歐美國家及日本等國在20世紀初即開始應用。 壓型鋼板混凝土組合樓板開始應用于歐美國家。組合板的設計計算的關鍵問題是解決壓型鋼板與混凝土的組合剪切計算。美國的Porter 和Ekberg教授等首先在實驗的基礎上，提出了組合面縱向剪切承載能力的計算方法，使得組合板的設計計算理論推進一步，并逐步推廣到世界其他國家。冶金部建筑研究總院在對大量國產(chǎn)壓型鋼板組合板實驗研究的基礎上，提出了我國自己的計算公式。 第19頁/共177頁 我國從20世紀50年代開始，首先在橋梁結構中應用了組合梁，并進行過少量實驗。組合梁的計算與應用中的一個關鍵問題是連接問題。美國、英國

9、等首先用推出實驗得出剪切連接件強度計算公式，并納入英國規(guī)范CP110；我國的鄭州工學院、哈爾濱建工學院、清華大學等先后開展了研究工作。鋼結構設計規(guī)范(GBJ17-88)首次將組合梁的設計方法納入規(guī)范。 關于型鋼混凝土結構的計算理論，國際上主要有三種類型：歐美的計算理論基于鋼結構的計算方法，考慮混凝土的作用，在實驗基礎上將實驗曲線進行修正，突出反映在組合柱的計算上。前蘇聯(lián)關于型鋼混凝土結構的計算理論是基于鋼筋混凝土結構的計算方法，認為型鋼與混凝土是完全共同作用的，因此實驗證明前蘇聯(lián)計算方法在某些方面偏于不安全。第三種類型是日本建立在疊加理論基礎上的方法，認為型鋼混凝土結構的承載能力是型鋼與混凝土

10、兩者承載力的疊加。比較證明，日本的計算方法偏于安全。第20頁/共177頁 我國在型鋼混凝土結構方面的研究與應用始于20世紀80年代初。西安建筑科技大學、冶金部建筑研究總院等科研單位最早對其進行研究，并于1989年提出了型鋼混凝土結構設計建議。1997年主要參考日本規(guī)程，原冶金部頒發(fā)了行業(yè)標準鋼骨混凝土結構設計規(guī)程（YB9082-97)；2001年又根據(jù)我國的研究成果和和設計經(jīng)驗，由建設部頒布了型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程（JGJ 138-2001）。 早在1879年英國就在鐵路橋的建設中應用了鋼管混凝土結構，隨后，美國、法國、前蘇聯(lián)和日本等相繼將鋼管混凝土結構應用于房屋中，尤其是超高層結構。我國

11、自20世紀60年代開始引入鋼管混凝土柱，并廣泛應用于工業(yè)廠房、高爐和鍋爐支架、輸（變）電塔架、公路和城市橋梁、以及高層建筑中。原中科院哈爾濱土建研究所、哈爾濱建工學院、中國建筑科學研究院等單位先后開展了較為系統(tǒng)的研究工作。 第21頁/共177頁 我國至今尚無一部完整的關于組合結構設計的國家規(guī)范。但是近幾十年，特別近20年來在大量學者的研究成果與應用基礎上，各部制訂了一些專項規(guī)程。這些規(guī)程的頒發(fā)，一方面推動了組合結構在我國的推廣應用，另一方面也說明了目前工程界急切需要一部完整的統(tǒng)一的組合結構設計規(guī)范，可供設計遵循。這部規(guī)范應當主要建立在我國自己研究成果的基礎上，比較成熟、完善，又適合我國國情的規(guī)

12、范，它應該是我們工程界的研究、設計、施工人員及有關學者共同完成的一項有意義的任務。 第22頁/共177頁 第二章 鋼與混凝土的連接與組合連接與組合 2.1 2.1 概述 前已述所謂組合構件、組合結構，是兩種或兩種以上的材料組合在一起，共同工作的構件或結構。組合構件的關鍵是“組合”，必須是組合在一起共同工作的構件才是組合構件。 舉一簡單例子。若兩個梁無結合疊合在一起，受力及變形情況如圖2.1，根據(jù)材料力公式可得：最大正應力：最大剪應力：最大撓度：2232maxmax8312216bhqlbhhqlIMybhqlbhqlbhV83142323max34344645122384523845Ebhql

13、bhElqEIlqf第23頁/共177頁qAbhhL/2L/2maxmax圖圖2.1 非組合梁非組合梁maxmax第24頁/共177頁如果上下兩梁完全組合在一起，按下圖受力及變形qAbhhL/2L/2圖圖2.2 組合梁組合梁maxmax第25頁/共177頁按材料力學公式求得：梁上下纖維的最大正應力（跨中）梁的支座處最大剪應力最大撓度（跨中）完全組合的梁與兩者簡單疊合（未組合）的梁相比：正應力：由 減小一半2max81qlM2232maxmax16312)2(8bhqlhbhqlIMyqlV21bhqlhbqlhbV83)2(2123)2(23max34344256512)2(38453845E

14、bhqlhbEqlEIqlf2283bhql22163bhql第26頁/共177頁剪應力：由 兩者相等， 不過并非h/2h/2處而是兩梁交界面處。撓度：由 減為1/41/4，大大減小。這是因為組合以后的慣性矩由原來的增大為： 增大了4 4倍。另外，“組合”還有另一種意義。如下圖2.3 所示兩個剛度不同的梁簡單疊合后受力，則由于剛度差。（例如 比 大得多。因為是兩種不同材料與不同截面高度的梁的疊合）bhql83bhql83342565Ebhql34645Ebhql33611212bhbhI3332)2(121bhhbIABEI)(CDEI)(第27頁/共177頁圖圖2.3 組合梁中的組合梁中的“

15、掀起力掀起力”若 ，則上梁ABAB的撓度比下梁CDCD少得多，使上下梁就產(chǎn)生分離，似乎有一種“掀起力”。因此要達到完全組合，界面上發(fā)生共同變形不僅要克服界面上的縱向剪力，彼此縱向滑移，而且要克服掀起力，阻止兩者上下分離。CDABEIEI)()(第28頁/共177頁 2.2 2.2 連接方式連接方式 組合構件中混凝土與鋼連接應視構件的形式與受力性能采取不同的方式。 對于不同的組合構件，對組合作用有不同要求。因而有不同形式。本章主要是講用于組合梁中的剪切連接件。 鋼混凝土組合板主要是靠壓型鋼板壓制成凸凹的縱肋與槽口，槽紋起到混凝土與壓型鋼板的連接作用。壓型鋼板壓成縱肋，不僅增強粘結作用，又大大提高

16、了鋼板的剛度，使其可以作為模板而不加支撐（或只設少量支撐）圖圖2.4 槽口槽紋的不同形式槽口槽紋的不同形式各種槽口槽紋的壓型鋼板型式見P35圖圖第29頁/共177頁組合梁上的剪力件分兩類：1.1.柔性剪力件一般為帶頭栓釘，如圖2.5.2.5.2.2.剛性剪力件柔性剪力件，雖然能抵抗縱向剪力及掀起力，但是由于其剛度較小，在縱向剪力作用下，由于栓釘桿的變形，引起被連接兩部件在界面上的滑移。對于一些需要嚴格控制滑移的構件，可采用剛性連接件。剛性連接件由方鋼、丁字鋼、槽鋼或馬蹄形鋼來制作。為了有效抵抗掀起力，一般在其上焊接“U U”形鋼筋或帶鉤斜筋。如圖2.6所示。圖圖2.5 帶頭栓釘帶頭栓釘?shù)?0頁

17、/共177頁圖圖 剪切連接件剪切連接件2.6第31頁/共177頁2.3 2.3 剪切連接件的實驗研究剪切連接件的實驗研究 連接件的強度與荷載- -滑移關系和組合構件的設計密切相關。連接件的強度與荷載滑移曲線一般可用推出實驗直接測得。標準試件的尺寸與型鋼截面的要求見圖2.72.7。圖圖2.7 推出試驗的試件形式尺寸推出試驗的試件形式尺寸第32頁/共177頁 剪力件的極限強度與混凝土強度、栓釘直徑、栓釘材料的強度等因素有關。 栓釘?shù)闹睆蕉矣绊懙浇M合結構的破壞形態(tài)，直徑大的栓釘，達到最大破壞荷載時可能是由于栓釘周圍混凝土的破壞；而直徑小的栓釘，一般是由于栓釘?shù)募羟衅茐?。兩種破壞形態(tài)的界限大致為直徑

18、16mm19mm，并與混凝土強度有關。 確定連接件強度的一種方法是至少做相同的10個試件，測得它們的極限荷載，然后取概率曲線上的0.05分位值作為連接件的極限荷載Pu。剪力件的設計承載能力按下式計算： (2.1)(2.1)式中， 為連接件材料的設計強度； 為連接件材料的實際屈服應力； 為連接件的剪切極限荷載； 為連接件的抗剪設計承載能力。uyycVPf80N. yfyuPcVN第33頁/共177頁 表2.1給出了幾種規(guī)格的栓釘，在不同混凝土強度等級下的靜力強度試驗結果。 表2.1 帶頭栓釘靜力強度實驗結果帶頭栓釘帶頭栓釘 混凝土立方強度混凝土立方強度直徑直徑（mm）長度長度（mm）203040

19、50251001391541681831910090100109119136542475257)/(2mmNfc第34頁/共177頁2.4 2.4 剪切連接件的承載能力計算剪切連接件的承載能力計算 根據(jù)試驗結果，并考慮滿足可靠指標的要求，一個帶頭栓釘僅受縱 向剪力的剪切承載能力可按下式計算 當 時， （2.2） 當 時， （2.3） 當 在3.04.2之間，可用線性插入法確定。 h栓釘全長； d栓釘桿直徑； 栓釘桿截面積； 混凝土軸心抗壓強度； 混凝土彈性模量； 栓釘材料抗拉設計強度. 表2.2給出了相應于常用混凝土強度等級、多種規(guī)格栓釘?shù)目辜舫休d力1.一無頭栓釘剪力連接件的承載力一無頭栓釘剪

20、力連接件的承載力如果栓釘?shù)目拱瘟Φ玫娇煽勘ＷC,亦可用無頭栓釘,其承載力可按上述(2.2)、(2.3)式計算,并參考表2.2。2 . 4dhfAEfANsccscV7 . 043. 00 . 3dhfAEfANsccscV7 . 033. 0dh/sAcfcEf第35頁/共177頁57.2130.1109.682.5380.12042.797.081.861.6283.51930.368.858.043.7201.11620.045.438.328.8132.71311.826.922.61778.5107.617.214.510.950.380.7C40C30C20栓釘承載力(kN)栓釘承載力

21、(kN)0.43 /截面面積(mm)直徑(mm)表2.2 一個帶頭栓釘?shù)目辜舫休d力sAccEfsAf第36頁/共177頁2 2. .承受拉力作用的帶頭栓釘連接件承受拉力作用的帶頭栓釘連接件 應驗算抗拉錨固能力 （2.42.4） 為栓釘連接件的抗拉設計強度；C為系數(shù),普通混凝土取3.0,輕混凝土取2.5; Csp為與連接件間距有關的折減系數(shù) （2.52.5） 為連接件間距。當縱向與橫向間距均小于2h2h時，應進一步折減，并由試驗確定。如帶頭栓釘同時受拉、剪復合作用，應考慮其不利組合。按下式驗算： （2.62.6）P P為栓釘承受的實際剪力； 為存在拉力情況下栓釘?shù)募羟性O計強度；T T為栓釘承受的

22、實際拉力； 為存在剪力作用下的栓釘抗拉設計強度。如果考慮栓釘受拉后，栓釘所能承受的剪力如果考慮栓釘受拉后，栓釘所能承受的剪力P減小不超過減小不超過10%，則可以，則可以忽略拉力的影響忽略拉力的影響。fAfhCCTscspf214121hlCspspfTspl13535fVTTPPVPfT第37頁/共177頁3.3.帶頭栓釘在交變荷載作用下的承載力帶頭栓釘在交變荷載作用下的承載力 （2.72.7） 為在一定剪應力變化幅值范圍內循環(huán)次數(shù)； 為對應該剪力變化幅度，連接件的允許次數(shù)。4 4. .用于連接壓型鋼板的帶頭栓釘用于連接壓型鋼板的帶頭栓釘 壓型鋼板肋與支承梁平行時，仍可按(2.2)(2.2)、

23、(2.3)(2.3)計算，但當壓型鋼板肋寬與肋高之比小于1.5時，其剪切設計強度乘以計算折減系數(shù)。 （2.8 2.8 （2.82.8）0 . 1iiNniniN0 . 16 . 0hhhhWss圖圖2.8 壓型鋼板與梁連接壓型鋼板與梁連接第38頁/共177頁當壓型鋼板的肋垂直于支撐梁，其設計剪切強度按(2.2)(2.2)、(2.3)(2.3)計算，并乘以折減系數(shù) （2.92.9） 支承梁截面上，一個板肋的栓釘數(shù)。 時，取3 3。即兩列時，系數(shù)為0.60，一列時為0.85，3 3列時為0.49。 如果剪力件既對梁又對板提供組合作用時，則剪力件上引起的剪力應按下式計算： （2.102.10） P剪

24、力件上引起的總剪力； 由于梁的組合作用引起的縱向剪力； 由于板的組合作用引起的橫向剪力。5 5. .塊式剪切連接件塊式剪切連接件 即剛性剪力件。塊式剪力件承載力可以根據(jù)局部受壓強度進行計算 （2.112.11） 受力方向的承壓面積； 周圍混凝土的局部受壓強度。0 . 185. 0sssrhhhhWnscpcVAfN rn3rn22tlPPPlPtPsAcpf第39頁/共177頁局部受壓計算面積，以相鄰剪力件背面局部受壓計算面積，以相鄰剪力件背面1 1：5 5斜率擴大了的面積。斜率擴大了的面積。cslccpfAAff5 . 2（2.122.12）lA圖圖2.9 局部受壓計算面積局部受壓計算面積圖

25、圖2.10 塊式連接件的計算塊式連接件的計算 塊式連接件與鋼梁焊縫應根據(jù)作用于連接件重心的剪力 P Pv v 所產(chǎn)生的剪力與彎矩進行設計。作用在焊縫上的剪力 彎矩2hPMVVPS （2.142.14）（2.132.13）第40頁/共177頁6.6.承受剪力的斜筋連接件承受剪力的斜筋連接件（2.15)2.15) 為斜筋的截面面積為斜筋的截面面積7.7.斜筋與環(huán)筋錨固連接件斜筋與環(huán)筋錨固連接件 （2.162.16） （2.172.17）8.8.帶有斜筋與環(huán)筋的塊式連接件帶有斜筋與環(huán)筋的塊式連接件帶有斜筋的塊式連接件，其組合強度帶有斜筋的塊式連接件，其組合強度: : （2.182.18）帶有環(huán)筋的塊

26、式連接件帶有環(huán)筋的塊式連接件: : （2.192.19）ysfADT222cosVNT 22sin2cosysVfANVanVblVcomNNNVhoopVblVcomNNNsinVND ylcVfAN lA第41頁/共177頁9.9.槽鋼連接件槽鋼連接件槽鋼連接可按(1.20)計算，對于常用槽鋼及混凝土強度，其設計承載力列于表2.3。 （2.20） 表表2.3 一個槽鋼連接件的設計承載能力一個槽鋼連接件的設計承載能力cccwfcVfElttN)5 . 0(26. 0槽鋼型號槽鋼型號一個槽鋼連接件的設計承載能力一個槽鋼連接件的設計承載能力(kN)C20C30C406.3130173205813

27、81832171014619423112,12.6154205243第42頁/共177頁2.5 2.5 剪切連接件的構造要求剪切連接件的構造要求1 1. .連接件的混凝土保護層不小于20mm。帶頭栓釘連接件栓釘頭的下面或抗拔環(huán)筋的內面與板中下部筋的上表面至少應有30mm的凈距。見圖2.11。主要是為了防止腐蝕，及有效抵抗“掀起力”。 2.有板托的組合梁，連接件應滿足：側面保護層不小于40mm;混凝土板托的外邊緣應當在自連接件根部所引的與翼緣成45的斜線以外。見圖2.12。圖圖2.11 栓釘與環(huán)筋的設置栓釘與環(huán)筋的設置第43頁/共177頁3.縱向間距不大于600mm，且不大于板厚的4倍。連接件與

28、翼緣邊緣之間距離不小于20mm. .圖圖2.12 栓釘剪力件在板托中位置栓釘剪力件在板托中位置第44頁/共177頁5.5.栓釘頭直徑不小于1.5d，頭高不小于0.4d6.栓釘最小間距：剪力方向 垂直剪力方向（橫向）7.用于連接壓型鋼板與鋼梁的栓釘，d19mm。栓釘頂部至少應超過壓型鋼板頂面35mm.dl5mindl4min4.4.帶頭栓釘連接件，長徑比 h/d不小于3； 承拉翼緣的直徑 d1.5t，t翼緣板厚； 翼緣不受拉 d2.5t 第45頁/共177頁3.1 概述 壓型鋼板與混凝土組合板是20世紀60年代前后興起的一種新型組合結構。1.壓型鋼板按其在組合板中的作用可分為三類：以壓型鋼板作為

29、板的主要承重構件，混凝土只是作為板的面層以形成平整的表面及起到分布荷載的作用。按鋼結構規(guī)范進行施工階段和使用階段計算。壓型鋼板僅作為澆筑混凝土的永久性模板，并作為施工時的操作平臺?？紤]施工階段荷載，按鋼結構計算。使用階段僅考慮混凝土，按按混凝土規(guī)范計算混凝土板。以上兩類均屬于非組合板。考慮組合作用的壓型鋼板混凝土組合板。施工階段壓型鋼板作為模板及澆注混凝土的作業(yè)平臺。使用階段，壓型鋼板相當于鋼筋混凝土板中的受拉鋼筋，在全部靜載及活載作用下，考慮二者的組合作用。 第三章 壓型鋼板與混凝土組合板 第46頁/共177頁本章主要講第三類，即組合樓板。 2.組合板優(yōu)點1) 壓型鋼板作為澆灌混凝土的模板，

30、節(jié)省了大量木模板及其支撐。 2) 壓型鋼板工廠生產(chǎn)、運輸、堆放方便，節(jié)省大量支模工作，并且改善了施工條件。 3) 在使用階段，由于組合作用，可代替受拉鋼筋。減少了鋼筋的制作與安裝工作。4) 剛度大，自重輕。 5) 便于敷設通信、電力、采暖等管線。 6) 便于立體作業(yè)，加快施工進度，縮短工期。 7) 可直接做頂棚。 8) 減小了發(fā)生火災的可能性。第47頁/共177頁 3.2 3.2 壓型鋼板的型式及要求壓型鋼板的型式及要求 壓型鋼板的形式： (1)閉口形槽口的壓型鋼板(圖3.1a) (2)軋齒槽或開小孔的壓型鋼板 (圖3.1b) (3)加焊鋼筋的壓型鋼板(圖3.1c) 國內生產(chǎn)的壓型鋼板僅適用于

31、直接作用于非組合板，如果用于組合板中，必須在板的翼緣上采取措施，以保證組合效應。 圖圖3.1 3.1 壓型鋼板與混凝土的組合連接壓型鋼板與混凝土的組合連接第48頁/共177頁圖圖3.2 3.2 國外生產(chǎn)的板型國外生產(chǎn)的板型圖圖3.3 3.3 國內產(chǎn)壓型鋼板主要板型國內產(chǎn)壓型鋼板主要板型第49頁/共177頁3.3 3.3 壓型鋼板的截面特征受壓翼緣的有效計算寬度 在與腹板交接處應力最大，距腹板愈遠，應力愈小，呈曲線遞減。實用上常把翼緣的應力分布簡化成在有效寬度上的均布分布。計算公式按表計算。 可近似取 ，t為壓型鋼板板厚。對壓型鋼板的要求 壓型鋼板的厚度一般不應小于0.75mm。 為便于澆灌混凝

32、土，要求壓型鋼板的平均槽寬不小于50mm。當在槽內設置帶頭栓釘時，壓型鋼板的總高，包括刻痕在內不應大于80mm. 壓型鋼板受壓翼緣帶有縱向加勁肋時，加勁肋的剛度須滿足：邊緣卷邊加勁肋 且 （3.1） 中間加勁肋 且 （3.23.2）ytesftbtI2760083. 12442 . 9 tIes43 .18 tIistbe50ytisftbtI2760066. 324第50頁/共177頁3.4 3.4 組合板的承載力計算組合板的承載力計算 組合板的破壞模式 （見圖）1 1. . 彎曲破壞彎曲破壞（沿1-1） 當組合板中含鋼量適當時，破壞是從受拉區(qū)壓型鋼板及受拉鋼筋開始，及受拉鋼板及鋼筋首先屈服

33、，板的變形裂縫迅速發(fā)展，受壓區(qū)不斷減小，最后由于混凝土被壓碎而告破壞。通常應以含鋼率或x x值控制。2 2. . 縱向水平剪切粘結破壞縱向水平剪切粘結破壞（沿2-2） 主要由于混凝土與壓型鋼板的界面抗剪切滑移強度不夠，使兩界面成為組合板薄弱環(huán)節(jié)。破壞特征：首先在靠近支座附近的集中荷載處混凝土出現(xiàn)斜裂縫，混凝土與壓型鋼板開始發(fā)生垂直分離，隨即壓型鋼板與混凝土喪失抗剪切粘結能力，產(chǎn)生較大的縱向滑移。3. 3. 斜截面的剪切破壞斜截面的剪切破壞（沿3-3） 這種破壞一般發(fā)生在當組合板的高跨比很大、荷載比較大、尤其是在集中荷載作用時，發(fā)生支座最大剪力處沿斜截面剪切破壞。第51頁/共177頁圖圖3.4

34、3.4 組合板破壞模式組合板破壞模式 組合板的承載力計算1.施工階段的承載力計算施工階段的承載力計算 施工階段壓型鋼板作為模板，在混凝土達到設計強度前，僅壓型鋼板（不考慮混凝土的作用）作為施工時的操作平臺。荷載： 壓型鋼板的自重、濕混凝土的自重及施工時機具、人員等一切活荷載。第52頁/共177頁組合板的計算方法和原則 1施工階段壓型鋼板作為澆筑混凝土的模板，采用彈性方法計算。強邊（順肋）方向的正、負彎矩和撓度應按單向板計算，弱邊（垂直肋）方向不計算。2使用階段（1）實用設計法當壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度為50mm至100mm時，組合板強邊（順肋）方向的正彎矩和撓度，按承受全部荷載的簡支單向板

35、計算，強邊方向負彎矩按固端板取值，不考慮弱邊（垂直肋）方向的正、負彎矩。 第53頁/共177頁當壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度大于100mm時，組合板的撓度應按強邊方向的簡支單向板計算。當 時 ， 應 按 雙 向 板 計 算 內 力 ； 當 或 時，應按單向板計算內力。其中 （3.3）式中 組合板的各向異性系數(shù)， ； lx組合板強邊（順肋）方向的跨度；ly組合板弱邊（垂直肋）方向的跨度；I Ix x、I Iy y分別為組合板強邊和弱邊方向的截面慣性矩（計算I Iy y時只考慮壓型鋼板頂面以上的混凝土厚度h hc c，即 ，其中B為壓型鋼板的計算寬度，通常取波距值）。 0 . 25 . 0e5 .

36、 0e0 . 2eyxell41yxII12/3cyBhI第54頁/共177頁（2）雙向組合板 周邊支承條件 當雙向組合板的跨度大致相等，且相鄰跨是連續(xù)時，板的周邊可視為固定邊。當組合板相鄰跨度相差較大，或壓型鋼板以上的混凝土板不連續(xù)時，應將板的周邊視為簡支邊。 各向異性雙向板 對于各向異性雙向板的彎矩，可將板形狀按有效邊長比加以修正后視作各向同性板的彎矩。強邊方向的彎矩，取等于弱邊方向跨度乘以系數(shù)后所得各向同性板在短邊方向的彎矩；弱邊方向的彎矩，取等于強邊方向跨度乘以系數(shù)后所得各向同性板在長邊方向的彎矩。圖 3.5 組合板計算簡圖第55頁/共177頁 四邊支承雙向板 強邊（順肋）方向按組合板

37、設計，弱邊（垂直肋）方向，僅取壓型鋼板上翼緣以上的混凝土板進行設計。 （3）連續(xù)組合板 對于連續(xù)組合板，當采用彈性方法進行內力分析時，若允許支座混凝土開裂，則可按考慮塑性內力重分布的計算方法，中間支座處的負彎矩可適當?shù)剡M行調幅。支座負彎矩降低之后，跨中正彎矩亦相應地增加，即應滿足靜力平衡條件。 第56頁/共177頁 施工活荷載一般按等效均布荷載，根據(jù)施工實際情況確定，但應不小于1.5kN/m2。 考慮到未和混凝土“組合”前，壓型鋼板剛度較小，變形較大，因此混凝土體積可能超過圖紙所標的標準體積，因此將混凝土自重乘以1.1的系數(shù)。組合板的承載能力計算 按鋼結構設計規(guī)范計算，壓型鋼板物理力學性能可參

38、考表、和產(chǎn)品樣本。公式： MfWs （3.4)M計算寬度上壓型鋼板的彎矩設計值； f壓型鋼板抗彎強度設計值；Ws壓型鋼板的截面抵抗矩，取受壓區(qū)或受拉區(qū)的截面抵抗矩中較小者。受壓區(qū)：受拉區(qū)：csscxIW （3. 5）cssstxhIW（3. 6）第57頁/共177頁I Is s單位寬度壓型鋼板對其形心軸的慣性矩；x xc c 壓型鋼板中和軸至受壓邊緣的距離；h hs s 壓型鋼板的總高度。2.2.使用階段承載力的計算使用階段承載力的計算 荷載：壓型鋼板及混凝土自重，面層及構造層（如保濕層、找平層、防水層、隔熱層等）的重量，吊頂及管道的重量，設備及使用荷載。 當組合板上作用有集中荷載或線荷載時，

39、應當考慮荷載分布的有效寬度和組合板的有效寬度問題（如圖 3.53.5所示）。 圖圖3.5 3.5 集中荷載分布有效寬度集中荷載分布有效寬度第58頁/共177頁集中荷載的分布寬度：按沿荷載作用邊緣沿45線傳遞bf1荷載分布有效寬度；bf組合板上集中荷載或線荷載的實際作用寬度；hc壓型鋼板頂面以上混凝土的厚度； hd 樓板飾面層厚度。組合板在集中荷載作用下的有效寬度按下式計算：1）抗彎承載能力計算簡支板：連續(xù)板：2）剪切計算取：l為板跨；a為剪跨，取集中荷載作用點至較近支座間距離)(21dcffhhbblaabbfef121laabbfef1341laabbfef11（3 3.8.8）（3.93.

40、9）（3.103.10）(3.7)第59頁/共177頁（1 1）正截面受彎承載力的計算）正截面受彎承載力的計算基本同鋼筋混凝土適筋梁。適筋破壞時，作如下假設：1）達到極限狀態(tài)時，沿著截面高度混凝土受壓區(qū)應力呈拋物線形分布，計算時可等效成矩形應力圖形。等效矩形應力圖形的應力值為fc，計算受壓區(qū)高度為實際受壓區(qū)高度的0.8倍。2）達到極限狀態(tài)時，受拉區(qū)壓型鋼板及受拉鋼筋的應力均能達到各自的強度設計值。3) 忽略中和軸附近受拉混凝土的作用和壓型鋼板凹坑內混凝土的作用。4)對于完全剪切連接組合板，在混凝土與壓型鋼板的界面上滑移很小，混凝土與壓型鋼板始終保持共同工作。因此直至達到極限狀態(tài)，板都符合平截面

41、假定。兩種情況：1）塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上的混凝土板內，即 組合板截面的應力分布如圖3.6所示。ccpfbhfA第60頁/共177頁圖圖3.6 3.6 中和軸在混凝土板內時的計算應力圖中和軸在混凝土板內時的計算應力圖根據(jù)內力平衡則組合板的承載能力： 或（3 3. 11. 11）fAbxfpcbffAxcp（3. 123. 12）（3. 133. 13）（3. 143. 14） 2xhbxfMMocu 2xhfAMMopu第61頁/共177頁M-組合板的最大正彎矩截面的彎矩設計值；Mu-為組合板抵抗正彎矩的承載能力；b-組合板的單位寬度；x-組合板的計算受壓區(qū)高度，當 時，取 進行計算；

42、ho-組合板的有效高度；f-壓型鋼板抗拉強度設計值；Ap -組合板的計算寬度b內，壓型鋼板的截面面積。055. 0hx 055. 0hx 圖圖3.73.7 中和軸在壓型鋼板內時的計算應力圖中和軸在壓型鋼板內時的計算應力圖第62頁/共177頁2）塑性中和軸在壓型鋼板內，即 ，此時截面的應力分布見圖3.7。根據(jù)截面的內力平衡條件，得 Ap2-塑性中和軸以上計算寬度內壓型鋼板的截面面積 ;yp1-壓型鋼板受拉區(qū)截面應力的合力作用點至受壓區(qū)混凝土合力作用點的距離； yp2-壓型鋼板受拉區(qū)截面應力的合力作用點至壓型鋼板截面壓應力合力作用點的距離。 由式（3.15）得求得Ap2后，就可確定x，參數(shù)yp1

43、和yp2就隨之確定。關于連續(xù)組合板為什么連續(xù)板中仍用壓型鋼板與混凝土組合板？（3. 15）（3. 16）（3. 17）ccpfbhfAfAAfAfbhpppcc)(22221pppccuyfAybhfMM)/(5 . 02fbhfAAccpp第63頁/共177頁1）保持結構的一致性與整體性2）連續(xù)板中最大負彎矩比簡支梁中的最大彎矩還是小得多。連續(xù)板中間支座負彎矩區(qū)，應在板面配置負鋼筋。壓型鋼板相當于受壓鋼筋，按雙筋梁計算 。此時，相當于受壓鋼筋為已知。圖圖3.8 3.8 組合板負彎矩截面承載能力計算圖組合板負彎矩截面承載能力計算圖 壓型鋼板與相應的受拉鋼筋A As1s1 所抵抗的彎矩為11Zf

44、AMp111ZAfMsy（3 3. 18. 18）或（3 3. 19. 19）第64頁/共177頁ypsffAA 1若外荷載產(chǎn)生的彎矩則可求得若 ，則可求得相應于受壓混凝土及 承擔的彎矩根據(jù)力矩平衡再由力的平衡聯(lián)立求解可得x及 受拉鋼筋總面積 抗彎承載能力 應有 1MM 11ZfMAAyss1MM 12MMM2sA)2(22xahbxfbxZfMsccc（3 3. 23. 23）2sycAfbxf（3 3. 24. 24）（3 3. 25. 25）ycsfbxfA221sssAAA（3 3. 26. 26）2121bxZfZfAMMMcpu（3 3. 27. 27）uMM （3 3. 22.

45、22）（3.20）(3.21)第65頁/共177頁 （2 2） 縱向水平剪切粘結計算縱向水平剪切粘結計算并應滿足其中 取0.0020.002與 兩者中的較大值。集中荷載作用時，考慮到荷載有一定的分布寬度，此時應用有效寬度 bef 代替b。M，Ap ，As亦應為與bef 對應的值。0minbhAs（3.28）Vl11aPPaApfminytff /45圖3.9第66頁/共177頁驗算縱向剪切粘結面1-1，當達到彎曲承載能力極限狀態(tài)時，壓型鋼板達到f , ,拉應力合力 。根據(jù)力的平衡，在1-11-1面上的縱向水平剪力介紹兩種計算方法：1)1)英、美及歐洲規(guī)范的公式組合板的縱向水平剪切承載力這是根據(jù)

46、Porter和Ekberg所做455塊組合板實驗回歸并考慮到可靠度指標的要求得出的。其中各單位均采用英制單位， 為含鋼率 ；b為組合板單位計算寬度（inch)；h0為組合板有效高度（inch) ；s為剪力件間距（inch) ，若剪力件為凹凸槽紋且等距布置時取s=1。a為剪跨，如前述為集中荷載取集中荷載作用點至鄰近支座的距離。若為均布荷載可?。?a=l/4若為復雜荷載可取： a=M/V2 8 . 0100lWfkahmsbhVcufApfAVpl（3. 30）opbhA(3.29)第67頁/共177頁m,k為系數(shù)，應根據(jù)不同形式的壓型鋼板通過試驗回歸確定。驗算時應有 2 2）我國原冶金部建筑研究

47、總院根據(jù)試驗的建議公式 為剪切粘結系數(shù)，由試驗確定，根據(jù)該院的建議a為剪跨(mm)，取法同前。 為平均槽寬(mm)，t 為壓型鋼板厚度(mm) ，h0 為組合板有效高度(mm) 。同樣驗算時應有ulVV tahWaaaaVru30210（3 3. 32. 32）625.38,0036. 0,098. 0,142.783210aaaa3210,aaaarWulVV （3 3） 斜截面剪切承載力計算斜截面剪切承載力計算 由于一般組合板比較高，斜截面剪力一般不會成為其破壞時的控制條件。當板高跨比很大或荷載很大時，斜截面承載能力的驗算不可忽略。 組合板在均布荷載作用下的斜截面剪切承載力：（3 3. 3

48、3. 33）07 . 0bhfVt(3.31)第68頁/共177頁ft t為混凝土抗拉強度設計值. .在集中荷載或集中荷載與均布荷載共同作用下，且集中荷載對支座或節(jié)點邊緣截面所產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%以上的組合板斜截面承載力應按下式計算 V 為組合板在計算寬度b 內的剪力設計值；。（3 3. 34. 34）044.0hbfVeft（4 4）局部荷載作用的沖切計算）局部荷載作用的沖切計算當集中荷載較大，荷載作用范圍很大，組合板比較薄的情況下，有時發(fā)生沖切破壞。沖切破壞和鋼筋混凝土板類似，是沿著荷載作用區(qū)周邊4545o o 斜錐面沖切破壞。 見圖3.103.10沖切承載力計算公式： （3.35

49、3.35）Fl局部集中荷載設計值；ft混凝土軸心抗拉強度設計值；hc組合板混凝土層的厚度；ucr臨界截面的周長，即距離集中荷載作用面積周邊處板垂直截面的周長，按下式計算： h u7 . 0ccrtlfF 第69頁/共177頁圖圖3.10 3.10 板沖切承載力計算板沖切承載力計算 為了使局部荷載盡量發(fā)布在有效寬度范圍內，應當在混凝土板中，在有效寬度bef 范圍內配置一定數(shù)量的橫向分布鋼筋，其截面積與不小于混凝土截面積的0.2%. 2cccccrhahbu其中ac、 bc分別為集中荷載作用面的長和寬。(3.36)第70頁/共177頁3.5 3.5 組合板的變形計算組合板的變形計算施工階段變形計算

50、施工階段變形計算 因為組合板施工階段將壓型鋼板作為模板，并且是操作平臺，因此其施工階段的變形驗算顯得更為重要。 荷載：仍按施工階段承載能力驗算，包括壓型鋼板及濕混凝土自重以及施工活荷載（包括機具、人員、材料等）； 考慮施工時壓型鋼板彎曲變形、混凝土自重乘以1.11.1；活荷載不小于1.5kN/m2 , ,但是變形計算均取標準值。 施工階段是驗算壓型鋼板的變形，不允許塑性變形。故按彈性計算： （3.373.37） Ess壓型鋼板的彈性模量； Is為計算寬度上壓型鋼板的慣性矩； q1k施工階段單位計算寬度壓型鋼板上的荷載標準值；l撓度系數(shù)，根據(jù)彈性分析，簡支板的撓度系數(shù)為5/384，兩跨連續(xù)板的撓

51、ssskIElqf41第71頁/共177頁度系數(shù)為1/185。 要求施工階段組合板的撓度不應超過l/200 及20mm， l為板的跨度。當此要求不滿足，應采取加臨時支撐等減小壓型鋼板變形的措施。使用階段的變形計算 使用階段混凝土已達到設計強度，能保證與壓型鋼板共同工作，按組合板考慮；應分別按荷載效應的標準組合和準永久組合進行計算，并取其中較大值作為變形驗算的依據(jù)。 兩種方法：方法1.1.采用換算截面法，將壓型鋼板按鋼材與混凝土彈性模量之比 折算成混凝土，計算組合板的換算慣性矩；使用階段一般允許出現(xiàn)裂縫，因此組合板的等效慣性矩可近似取未開裂截面與開裂截面慣性矩的平均值；即cssEEE /20ce

52、qIII（3 3. 38. 38）第72頁/共177頁未開裂截面的重心軸中慣性矩分別可近似按（3.393.39）、（3.403.40）計算：開裂截面的重心軸和慣性矩近似按（3.413.41）（3.423.42）計算：其中近似將重心軸即視作中和軸；受拉區(qū)混凝土裂開，故混凝土只考慮受壓區(qū)的作用；槽口處缺失的混凝土截面近似按whs考慮，而得出（3.413.41）、（3.423.42）。ssssssscwhAbhhhwhhAbhy5.05.002125 . 0232230ssssscccchwbyAIhybhbhI25 .0cssyhhhwb（3 3. 39. 39）（3 3. 40. 40）ssss

53、ccIyAbyI233)(22cchy（3 3. 41. 41）（3 3. 42. 42）第73頁/共177頁荷載效應標準組合時，組合板的變形按下式計算：其中：q2k荷載效應標準組合時，計算寬度組合板的荷載標準值；其它符號同前。荷載效應準永久組合下組合板的變形計算，考慮到混凝土的塑性變形與徐變影響，將剛度折半，故 荷載效應的準永久組合下，計算寬度上組合板的荷載代表值。 0.5即為剛度折減50%按（3.43）、（3.44）式計算得到的撓度均應滿足 為組合板凈跨eqcksIElqf42（3 3. 43. 43）eqcqIElqf5 . 0421（3 3. 44. 44）qq2360limlff（3

54、 3. 45. 45）l第74頁/共177頁方法2：使用階段荷載效應標準組合時的撓度按下式計算： (3.46)荷載效應準永久組合時的撓度按下式計算： （3.47）式中 按全截面有效計算的組合截面換算截面慣性矩，對荷載效應的標準組合，按下式計算： （3.48）按全截面計算的組合板中和軸至截面受壓區(qū)邊緣的距離，按下式計算 ： 0422IElqsskcssqIElq04220I2020)()(1npscnccExhAIhxAII nxpEcpEccnAAhAhAx0（3.49)第75頁/共177頁混凝土截面形心軸至受壓區(qū)邊緣的距離；混凝土截面面積；組合板的有效高度； 計算寬度上壓型鋼板截面面積； c

55、hcApA0hEE 計算荷載效應準永久組合下截面中和軸至受壓區(qū)邊緣的距離以及換算截面慣性矩時，只需將公式（3.48）（3.49）中的 換為2 即可。第76頁/共177頁3.6 3.6 組合板的振動控制組合板的振動控制 組合板的自振頻率不能過小，否則容易受外力干擾而發(fā)生較大振動，影響結構的安全性和正常使用。 板的自振周期應滿足：板的自振周期應滿足： 可按下列近似方法計算自振頻率：可按下列近似方法計算自振頻率： zHf15(3.50) ) 0563. 0(1Df(3.51)由永久荷載產(chǎn)生的撓度（mm）。 D第77頁/共177頁3.7 3.7 構造要求構造要求 1.1.壓型鋼板的板厚不小于0.75m

56、m，一般為0.752.5mm。2.組合板的全高不小于90mm,壓型鋼板頂面至組合板頂面的高度不小于50mm.3.簡支組合板的跨高比不大于25,連續(xù)組合板的跨高比不大于35。4.連續(xù)板及懸臂板的負彎矩區(qū)應按計算配置負鋼筋,總量不小于0.002bh0 .5.在集中荷載或線性荷載作用下的組合板，應在有效寬度bef的范圍內配置分布筋，其總面積不少于組合板截面的0.2%。當板上開洞較大時，應在洞口周圍附加鋼筋。附加鋼筋不少于被削弱部分的面積。6.為了防止混凝土收縮及溫度影響,也為了分布荷載,混凝土內應配分布鋼筋網(wǎng),其設置滿足混凝土結構設計規(guī)范的要求.7.沿墻的四周及角部,板伸入墻內,可按混凝土規(guī)范配置板

57、頂面的附加鋼筋.第78頁/共177頁8.支承長度:組合板在鋼梁的支承部分不應少于75mm。而壓型鋼板的支承長度不應少于50mm（見圖3.11a,b）;支承于混凝土梁上組合板支承長度不小于100mm,壓型鋼板不小于75mm（見圖3.11c,d）.9.栓釘?shù)脑O置應符合如下要求：(1)跨度小于3米的組合板，栓釘?shù)闹睆綉獮?3-16m,跨度3-6m的組合板栓釘?shù)闹睆綉獮?6-19mm。(2)栓釘長度應滿足其高出壓型鋼板頂面35mm,且應設在支座處壓型鋼板的凹肋中穿透壓型鋼板焊牢在梁上（見圖3.12）.(3)用光面開口壓型鋼板制作的組合板,可在壓型鋼板上翼緣上焊 150300mm的橫向鋼筋,以加強組合粘

58、結作用,焊縫長度不小于50mm見圖3.13）.10.裂縫的計算和要求仍同混凝土板,一類使用環(huán)境時不大于0.3mm;二、三類使用環(huán)境時不大于0.2mm。6第79頁/共177頁圖圖3.11 3.11 組合板的支承要求組合板的支承要求 第80頁/共177頁圖圖3.12 3.12 組合板與支座連接栓釘組合板與支座連接栓釘圖圖3.13 3.13 壓型鋼板端部的橫向鋼筋壓型鋼板端部的橫向鋼筋第81頁/共177頁第四章 鋼與混凝土組合梁 4.14.1概述 組合梁即在鋼梁上鋪設混凝土板，可用于樓蓋、屋蓋、也可用于工業(yè)建筑中的操作平臺，在橋梁工程的路面中同樣有廣泛應用。 組合梁主要用于跨度大、荷載大，或者整體承

59、重結構為鋼結構的廠房、高層建筑或橋梁結構等。 對于一般使用鋼梁混凝土板的結構中，混凝土板只是作為樓面、屋面、平臺板或橋面。對鋼梁來說混凝土板只是其荷載（圖4.14.1）。如果使兩者結合在一起，混凝土板與鋼梁共同工作，則混凝土板可作為梁的翼緣而成為梁的一部分，發(fā)揮比鋼梁更大的作用，無論強度和剛度都大大提高了（圖4.24.2） 。 兩者的組合作用是靠焊在鋼梁上，澆筑在混凝土板中的剪切連接件來實現(xiàn)的。剪切連接件的種類與計算如第一章所述。鋼梁可以用軋制型鋼或焊接型鋼，例如工字鋼、槽鋼。槽鋼經(jīng)常用作樓蓋、平臺或陽臺的邊梁（見圖4.34.3），可以獲得平整的外表面。第82頁/共177頁圖4.1 非組合梁截

60、面應力圖4.2 組合梁截面應力第83頁/共177頁圖4.3 4.3 用槽鋼制作的組合梁邊梁圖4.4 4.4 工字形及蜂窩形鋼梁第84頁/共177頁 工字鋼處于梁的受拉區(qū)，主要是下翼緣起受力作用，上翼緣處于中和軸附近，不能發(fā)揮主要受力作用，而主要是起與混凝土板的連接作用，因而往往應用上翼緣小下翼緣大的不對稱工字鋼。不對稱工字鋼的制作一般有如下三種焊接方式（如圖4.4.）：a.三塊鋼板；b.T字鋼與鋼板；c.二個大小不同T字鋼對接；d.蜂窩形鋼梁。 此外，還有蜂窩形梁（圖4.4.4d d）。因為鋼梁中央腹板受力很小，形成蜂窩狀孔之后便于管線穿過。 混凝土板可以是普通鋼筋混凝土板，也可以是輕骨料混凝

61、土、預應力混凝土及壓型鋼板與混凝土組合板。 鋼筋混凝土板與鋼梁連接處，一般設置板托。 板托一般有如下作用：第85頁/共177頁1 1）擴大梁與板的承壓面積，防止混凝土板局部承壓破壞；2 2）提高了板在支承處（梁）的截面高度，因而提高了板的抗沖切能力；3)3)使組合梁的截面高度增大，因此承載能力與剛度大大提高。 因此在可能情況下應盡量設置板托，如圖4.54.5所示。圖4.5 4.5 有板托的組合梁第86頁/共177頁 如前述組合梁的組合作用主要是依靠剪切連接件，根據(jù)剪力件的配置多少分兩類： 1 1）完全剪切連接：即在極限彎矩作用下所產(chǎn)生的縱向剪力，完全由所配剪力件承擔。 2 2）部分剪切連接：剪

62、力件所承擔的總剪力小于極限彎矩下產(chǎn)生的縱向剪力。 部分剪切連接組合梁適用于下列三種情況： 1 1）組合梁上各截面的彎矩達不到其極限彎矩的情況。組合梁的截面高度與鋼梁的板件厚度不取決于截面所需的抗彎強度，而是主要取決于截面剛度或板件的局部穩(wěn)定。 2 2）組合梁中最大正彎矩截面達到受彎承載能力時，達不到極限彎矩的某些區(qū)段。 3 3）當剪切連接件的設置受構造等原因，不能按完全剪切連接設計時。 目前部分剪切連接組合梁的計算方法僅適用于跨度不超過2020米，以承受靜力荷載為主、且沒有太大集中荷載的等截面梁，采用柔性連接件。 第87頁/共177頁4.2 4.2 組合梁的試驗研究組合梁的試驗研究 1. 受力

63、過程彈性、彈塑性和屈服三階段（圖4.6和圖4.7 ）。2. 截面的平均應變型鋼受拉翼緣屈服之前，平均應變符合平截面假定。如果配置足夠的剪切連接件，在極限荷載時，仍基本符合平截面假定（圖4.8 ） 。圖4.6圖4.7圖4.8第88頁/共177頁3. 混凝土板與鋼梁的水平滑移（圖4.9）由跨中向梁端部逐漸增大；隨荷載的增加而逐漸增大。4.混凝土板與鋼梁的掀起位移（圖4.10）在跨中最小，遠離跨中，向上的掀起位移越大。圖4.9 水平滑移 圖4.10 掀起位移第89頁/共177頁4.3 組合梁截面的承載力計算組合梁截面的承載力計算1.1.概述兩種計算理論：彈性理論、塑性理論1 1）彈性理論：直接承受動

64、力荷載；鋼梁的受壓板件寬厚比較大、不符合塑性設計條件且組合截面中和軸在鋼梁腹板內通過2 2）塑性理論不直接承受動力荷載；受壓板件寬厚比較?。唤M合截面中和軸在混凝土板內通過或板托內通過 第90頁/共177頁 組合梁的受力狀態(tài)與施工條件有關，因此不論按彈性理論還是塑性理論計算，一般都需考慮混凝土硬化前和硬化后兩個受力階段，以及施工時鋼梁下有、無臨時支撐等情況。如果在鋼梁下不設臨時支撐，則應按下面兩個受力階段進行計算。 第一階段：樓板混凝土的強度達到設計強度75%之前的階段。這時荷載應包括鋼梁自重和現(xiàn)澆混凝土的重量等永久荷載，以及模板重和其它施工活荷載。這些荷載全部由鋼梁單獨承受，按一般鋼梁計算其強

65、度、撓度和穩(wěn)定性。 第二階段：樓板混凝土達到設計強度75%之后的階段。此時荷載應包括增加的結構層及構造層（如防水層、飾面層、找平層、吊頂）等永久荷載以及使用階段活荷載，這些續(xù)加荷載全部由組合梁承受。在驗算組合梁的撓度以及按彈性分析方法計算組合梁的承載力時，應將第一階段由永久荷載產(chǎn)生的撓度或應力與第二階段計算所得的撓度或應力相疊加。在第二階段計算中，可不考慮鋼梁的整體穩(wěn)定性。而組合梁按塑性分析法計算承載力時，則不必考慮應力疊加，可不分階段按照組合梁一次承受全部荷載進行計算。 如果鋼梁下設有臨時支撐，則應按實際支承情況驗算鋼梁的強度、穩(wěn)定性和撓度，并且在計算使用階段組合梁承受的續(xù)加荷載產(chǎn)生的變形時

66、，應把臨時支承點反力（由永久荷載產(chǎn)生的）反向作為續(xù)加荷載。如果組合梁的設計是變形控制時，可考慮將鋼梁預先起拱等措施。不論是按彈性分析還是塑性分析法，有無臨時支撐對組合梁的受彎極限承載力均無影響，故在計算受彎承載力時，可不分階段，按照組合梁一次承受全部荷載進行計算。 第91頁/共177頁2. 2. 組合梁按彈性理論的計算（1 1）組合梁混凝土翼緣板的有效寬度）組合梁混凝土翼緣板的有效寬度be 圖4.11 混凝土翼緣板的有效寬度第92頁/共177頁混凝土翼緣的有效寬度be可按下式計算 ：b0板托頂部寬度。當板托傾角behc1 fc ，則中和軸在鋼梁中通過其中 鋼梁全截面的面積 f 塑性設計時的型鋼抗拉強度設計值 鋼筋混凝土翼緣板的有效寬度 混凝土翼緣板厚度，不包括板托高度第一種情況第一種情況中和軸在混凝土翼緣中通過，即Afbehc1fc，其極限狀態(tài)的應力圖形如圖4.16所示。應有 式中式中 x為為塑性中和軸至混凝土翼緣板頂面的距離，可按下式計算塑性中和軸至混凝土翼緣板頂面的距離，可按下式計算 1PeccAfb h fAeb1ch（4 4.29.29）cefbAfx （4 4.30.30）