工程硕士课程高等混凝土结构理论PPT

1、第9章 钢 - 混凝土组合结构9.1 钢 混凝土组合梁 混凝土板和钢梁的楼盖结构中。 如果在钢梁上翼缘设置足够的剪力连接件并伸入混凝土板，阻止板和钢梁之间的相对滑移，使它们的弯曲变形协调，形成整体共同承担外荷载的作用，这种梁称为组合梁。 9.1.2 钢 混凝土组合梁的优缺点 （1）节约钢材 （2）混凝土板参加梁的工作，使截面高度增大 （3）增强了钢梁的侧向刚度 （4）可以利用钢梁的刚度和承载力 （5）抗火与抗震性能更好 （6）托架与牛腿 9.1.3 钢 混凝土组合梁的形成 （1）工字钢 （2）箱形钢梁 （3）轻钢桁架梁及普通钢桁架梁等9.2 钢与混凝土的共同工作9.2.1 叠合梁和组合梁 采用

2、剪力件连接形成组合梁后，其强度和刚度比叠合梁显著增大。9.2.2 掀起作用 组合梁中，这种上下层分离的趋势称为掀起作用。9.2.3 剪力连接件（1）栓钉连接件（2）槽钢连接件（3）方钢连接件（4）T形钢连接件 9.2.4 完全组合作用与部分组合作用 9.3 组合梁的承载力计算 9.3.1 钢 混凝土组合梁的受力性能 组合梁从受力到破坏，可分为弹性、弹塑性和塑性三个阶段。 9.3.2 计算方法及计算假定 早期钢 混凝土组合梁的设计，一直沿用弹性理论为基础的容许应力计算方法。 按塑性理论计算组合梁的计算假定如下： （1）混凝土板与钢梁为完全剪力连接组合； （2）塑性中和轴以上的混凝土达到抗压设计强

3、度 ； （3）忽略塑性中和轴以下混凝土的抗拉强度； （4）塑性中和轴以下钢截面的拉应力和塑性中和轴以上钢截面的压应力分别达到0.9fsy；fsy为钢材强度设计值，0.9是按塑性设计时钢材强度折减系数。 9.3.3 受弯承载力计算 根据塑性中和轴的位置，钢混凝土组合梁塑性受弯承载力分以下二种情况计算，在计算中，有混凝土板托时，忽略混凝土板托部分混凝土的作用。 （1）塑性中和轴在混凝土板内时，即 时， y 钢梁截面应力的合力点至混凝土受压区截面应力合力点间的距离； （2）塑性中和轴在钢梁腹板内时，即 时， 式中：Asc 钢梁受压区截面面积； y1 钢梁受拉区截面应力合力点至混凝土板截面应力合力点间

4、的距离。 y2 钢梁受拉区截面应力合力点至钢梁受压区截面应力合力点间的距离。9.3.4 受剪承载力计算 组合梁截面上的全部剪力假定仅由钢梁腹板承受，按以下公式进行计算： 式中： tw 钢梁腹板厚度 hw 钢梁腹板高度9.4 剪力连接件设计9.5 施工阶段的计算 （1）无临时支撑 （2）有临时支撑 （3）对钢梁施加预应力9.6 组合梁的变形计算9.9 压型钢板混凝土组合板9.9.1 概述 在多高层钢结构或组合结构中，一般都采用压型钢板混凝土组合板作为楼盖或屋盖。 压型钢板分为两类： 1. 钢板仅作为浇注混凝土的模板，也称为永久性模板。只需满足施工阶段的强度和变形的要求，全部使用荷载由混凝土板承受

5、，压型钢板失去作用，称为非组合板。 2. 除在施工阶段作为模板外，在使用阶段还作为混凝土板的受力钢筋或部分受力钢筋，与混凝土共同承担使用荷载，称为组合板。 压型钢板混凝土组合板具有以下优点： (1)压型钢板轻便，易于搬运和铺设。 (2)压型钢板具有一定的刚度和承载力，能承受施工荷载及混凝土的重量。 （3）压型钢板可作为楼板的受力钢筋，节省钢材。 （4）压型钢板的凹槽内便于铺设管线。 （5）压型钢板的运输、储存、堆放和装卸都极为方便。9.9.2 组合板的设计 组合板需考虑施工和使用两个阶段进行设计。 1. 施工阶段计算 在施工阶段，压型钢板需满足承载力和挠曲变形的要求，计算宽度可取压型钢板的一个

6、全波宽度或单位宽度。 压型钢板的正截面受弯承载力按下式验算： 式中：M弯矩设计值； 压型钢板的强度设计值； Ws压型钢板的截面抵抗矩，取受拉边和受压边中的较小值。 均布荷载下压型钢板的挠曲变形，应满足以下要求： 简直板： 双跨连续板： 上式中： 计算宽度均布荷载标准值； Es压型钢板的弹性模量； Is计算宽度压型钢板的惯性矩； l板的计算跨度； 板的容许挠度，取1/200和20mm中的较小值。 2. 正截面受弯承载力计算 在含钢率适中，且板厚h比压型钢板高度hs大得多的情况下，组合板 随弯矩增大，压型钢板从受拉边开始屈服，并发展到整个hs高度，然后 受压边缘混凝土达到极限压应变而压碎破坏，称为

7、适筋板。反之，含钢 率较大，板厚相对较小时，受压区混凝土先于钢板屈服达到极限压应变 而压碎破坏，称为超筋板。 根据界限破坏条件，可以导出相对界限受压区高度和界限配筋率如下图所示，界限破坏时混凝土极限压应变 ，相对界限受压区高度为： 界限配筋率 式中：h为组合板的厚度；h0组合板的有效高度，钢板形心到 受压边缘的距离；hs压型钢板的高度。 对于适筋板，受弯承载力按下式计算： 其中受压区高度x为： 式中：As压型钢板的面积；b计算宽度； 0.8考虑压型钢板的制造误差及没有混凝土保护层引起的钢板面 积折减系数。 超筋板的受弯承载力可偏于安全的取界限破坏时的受弯承载力，即： 3. 叠合面剪切粘结承载力计算 剪切粘结破坏如下图所示，在加载点附近形成的主斜裂缝，使裂缝附近的粘结力