第四讲-钢-混凝土组合梁设计PPT课件.ppt

第四讲钢 混凝土组合梁截面设计 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 2 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 3 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 4 1 2组合梁折算截面 计算理论 将混凝土部分折算成钢材 按材料力学方法 5 1 3截面特性计算 6 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 7 1 5截面正应力 8 1 6截面剪应力 9 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 10 1 7 1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 11 1 7 2施工阶段设计 钢梁弯曲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 12 1 7 2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 13 1 7 3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 14 1 7 4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 15 1 7 5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 16 1 7 6正应力验算 正应力验算 17 1 7 7剪应力验算 剪应力验算 18 1 8施工阶段整体稳定验算 19 1 9设计实例 20 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 21 1 2 内力计算跨度3 5m支座截面弯矩1 8ql2支座反力3 8ql 22 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 23 借助Excell计算 24 2 使用阶段设计 25 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 26 Is 174 7 90 3 12 174 7 90 44 5 2 120 6 3 5 2 8 286 3 12 8 286 149 5 2 150 8 296 5 2 2 14e8 27 2 2 短期荷载效应计算 恒荷载楼面铺装 吊顶等1 5 3 1 2 5 4kn m活荷载使用荷载3 3 1 4 12 6kn m总荷载 5 4 12 6 18 0kn m支撑的反力设计值55 56kN 28 2 3 内力 单跨 跨度7 0m荷载 均布 集中弯矩 29 应力计算 30 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 31 Is 87 3 90 3 12 87 3 90 118 6 2 120 6 25 6 2 8 286 3 12 8 286 117 4 2 150 8 257 4 2 1 83e8 32 2 5 长期荷载效应计算 恒荷载楼面铺装 吊顶等1 5 3 1 2 5 4kn m活荷载使用荷载3 3 1 4 0 5 6 3kn m总荷载 5 4 6 3 11 7kn m支撑的反力设计值55 56kN 33 2 6 内力 单跨 跨度7 0m荷载 均布 集中弯矩 34 2 7 应力计算 35 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 36 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 所以参与受力的材料均屈服 37 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 38 2 3完全抗剪连接组合梁受弯承载力 基本假定 39 板中钢筋 40 41 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 42 截面应变分布 43 2 4 1部分抗剪连接承载力计算方法1 钢结构设计规范 44 2 4 2部分抗剪连接承载力计算方法2 EC4 2 4 3部分抗剪连接承载力计算方法3 清华回归公式 45 2 5竖向抗剪承载力计算 腹板剪应力均匀分布忽略混凝土翼板和板托贡献 2 5 1竖向抗剪连接承载力计算方法1 仅腹板受剪 2 5 2竖向抗剪连接承载力计算方法2 考虑混凝土翼板 46 2 6设计实例 塑性理论设计 例7 1 47 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 48 1 荷载计算 49 50 51 不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献 52 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 53 3 1抗剪连接的破坏形式 3 1 1混凝土挤压破坏 54 3 1 2栓钉剪坏 3 1 3混凝土劈裂破坏 55 3 2抗剪连接件的承载力 3 2 1栓钉的抗剪承载力 56 3 2 2槽钢连接件 57 3 2 3弯筋连接件 58 3 3压型钢板 栓钉抗剪件承载力的折减 主梁型组合梁 次梁型组合梁 59 60 61 62 短期荷载效应短期荷载效应 3 4抗剪件按弹性方法设计 63 划分剪跨区段 3 5抗剪件按塑性方法设计 64 65 例8 1 66 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向不均匀 67 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 68 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 69 混凝土翼板竖向界面包络连接件的界面 70 4 3纵向剪切面的抗剪强度 4 3 1EC4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 71 1 混凝土开裂前 混凝土斜压杆破坏 72 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 73 74 4 3 2 钢 混凝土