钢与混凝土组合结构综述
科技综述
钢与混凝土组合结构综述Ξ
潘继文 马山积
摘要:本文介绍了钢与混凝土组合结构的连接,并分别介绍了压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构各自的特性和构造要求,可供设计和研究人员参考。
关键词:压型钢板 钢与混凝土板组合梁 型钢混凝土结构 钢管混凝土结构
1 概 述
组合结构(C om posite structures)有时称作混合结构(Mixed structures),两者又统称为复合结构(Hybrid structures)。组合结构的定义有不同的描述,在土木工程范围内组合结构应该是由两种或两种以上结构材料组成,并且材料之间能以某种方式有效传递内力,以整体的形式产生抗力的结构。这里不包括虽由两种或两种以上结构材料组成,但却是各自单独发挥作用、简单叠加、单独承受荷载的结构。《钢与混凝土组合结构》主要叙述钢与混凝土组合而成的组合结构,不包括一般钢筋混凝土结构。
50多年来组合结构的研究与应用得到迅速发展,至今已成为一种公认的新的结构体系。其与传统的四大结构,既钢结构、木结构、砌体结构和钢筋混凝土结构并列,并扩展成为五大结构。
在土木工程中采用的组合结构主要有:压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土板组合在一起的组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构等五大类。
组合结构充分发挥了钢材与混凝土各自的自身特点和优势,取长补短,组合结构在强度、刚度和延性等方面都比一般的钢筋混凝土结构要好,同时还方便施工,因此组合结构具有广阔的发展前景。
2 剪切连接
组合结构是由两种材料共同工作,两种不同性能的材料组合成一体,发挥各自的长处,其关键在于“组合”。只有将两种不同性能的材料组合成一体才能显示其优越性。这种组合作用,主要是依靠两种不同材料之间的可靠连接。连接必须能有效的传递混凝土与钢材之间的剪力,同时能有效抵抗使两者分离的“掀起力”,
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Ξ作者简介:潘继文,男,中机工程(西安)第二建筑设计咨询有限公司,高级工程师。
马山积,男,中机工程(西安)第二建筑设计咨讲有限公司,工程师。西安710054
才能使混凝土与钢材组合成整体,共同工作。剪切连接件的形式可以分为两大类:即柔性连接件(带头栓钉、斜钢筋、环形钢筋以及带直角弯钩的短钢筋等)和刚性连接件(块式连接件)。
211 连接方式
组合构件中混凝土与钢的连接应视构件的形式与受力性能采取不同的方式,但应力求连接构造简单、传力直接、施工方便。
例如对于混凝土与压型钢板组合板,主要是依靠在压型钢板上压制凹凸的纵肋与槽纹起到混凝土与压型钢板的连接作用。压型钢板的纵肋,不仅能增强粘结作用,而且能提高板材的局部刚度。混凝土与压型钢板的界面上具有足够的抗纵向剪切能力是组合板具有完全的“组合效应”的关键。因此连接件的抗纵向剪切必须计算;剪力连接件的抗拔能力计算比较复杂,而且一般构件“掀起力”较纵向剪力小的多,所以除特殊要求的构件外,组合板的抗拔力主要靠压型钢板压制的花纹形式及构造措施来保证,如设附加横向钢筋来保证,则不进行计算。
对于混凝土板与钢梁组成的组合梁,最普遍的是用焊于钢梁上的带头栓钉连接,组合梁中的剪力连接件的数量及排列都应进行计算;对于钢管混凝土,其主要适用于轴心受压构件以及小偏心受压构件,他们的特点是以承受轴向力尤其是轴向压力为主,因此在钢管混凝土中没有必要设置任何连接件。
3 压型钢板与混凝土组合楼板
压型钢板与混凝土组合楼板是20世纪60年代前后兴起的一种新型组合结构。最初在欧美和日本等国应用,近20年来我国也大量应用于工业与民用建筑中。它既可用作楼面也可作屋面;既可用于工业建筑,也可用于民用建筑与公共建筑。尤其在高层建筑中大量使用。
压型钢板按其在组合楼板中的作用可分为三类:第一类,以压型钢板作为楼板的主要承重构件,混凝土只是作为楼板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用;第二类,压型钢板只作为浇筑混凝土的永久性模板,并作为施工时的操作平台;第三类考虑组合作用的压型钢板混凝土组合楼板。第一类与第二类属于非组合楼板。
311 压型钢板与混凝土组合楼板的优点
1)由于压型钢板作为浇注混凝土的模板,节省了大量木模板及其支撑;
2)由于压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便;
3)压型钢板在使用阶段,因其和混凝土的组合作用,还可代替受拉钢筋。因此减少了钢筋的制作与安装工作;
4)由压型钢板组合楼板的几何形状所决定,组合楼板具有较大的刚度,且省去了许多受拉区混凝土(因为在混凝土结构的承载能力计算中不考虑混凝土的受拉作用),使组合楼板的自重减轻;
5)便于敷设通信、电力、采暖等管线;
6)由于压型钢板作为浇注混凝土的模板直接支承于钢梁上,而且为各种工种作业提供了宽广的工作平台,大大加快了施工进度,缩短了工期;
7)压型钢板可直接作顶棚;
8)与木模板相比,压型钢板组合楼板施工时,减少了发生火灾的可能性。
312 压型钢板的型式及要求
压型钢板与混凝土组合楼板中,必须保证压型钢板与混凝土能可靠地共同工作。压型钢板与混凝土的组合作用是通过两者接触面之间采取适当的连接方式形成的。为保证可靠的组合效应,要求接触面上的抗剪齿槽、槽纹或其他连接措施,具有足够的抗剪切粘结强度,不产生过大的粘结滑移,以抵抗楼板在外荷载作用下产生的纵向水平剪力;同时还要足以抵抗垂直掀起力,保证在垂直方向结合成不可分开
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的整体。
压型钢板常见的压型形式可以归纳为三类:闭口形槽口的压型钢板;开口形槽口压型钢板,在其腹板翼缘上轧制凹凸槽纹作为剪力连接件;开口形槽口压型钢板,同时在它的翼缘上另焊附加钢筋。
目前国内生产的压型钢板都仅使用于直接作非组合板用,如果要用于组合板中,必须在板的翼缘上焊横向钢筋,以保证组合效应;设计中压型钢板的厚度应不小于017mm,用于组合板的压型钢板板厚一般应在110mm以上;为了便于浇灌混凝土,要求压型钢板的平均槽宽不小于50mm;当在槽内设置带头栓钉时,压型钢板的总高,包括刻痕在内不应超过80mm。压型钢板可以由冷轧钢板或镀锌钢板制作,钢板应符合现行国家标准规定的指标。
313 组合板的构造要求
压型钢板的表面应有保护层,应采用镀锌钢板(其镀锌层厚度应满足在使用期间不致锈损的要求)。除了仅供施工用的压型钢板外,压型钢板的厚度(不包括镀锌层或饰面层厚度)不应小于0175mm。常用的钢板厚度为0175～215mm。组合楼板截面的全高不应小于90mm,而压型钢板顶面至组合板顶面的高度不应小于50mm。
简支组合板的跨高比不大于25,连续组合板的跨高比不大于35。组合板在钢梁上的支承长度不应小于75mm,而其中压型钢板的支承长度不应小于50mm。支承于钢筋混凝土梁或砌体上时,则组合板的支承长度不应小于100mm,而其中压型钢板的支承长度不应小于75mm。
4 钢与混凝土组合梁
组合梁由钢梁、钢筋混凝土板及两者之间的剪切连接件组成。剪切连接件的可靠连接作用是混凝土板与钢梁是否能组合成一个整体,共同工作的关键。剪切连接件的主要作用是抵抗混凝土板与钢梁叠合面上的纵向剪力,使板
与梁之间不能自由滑移。同时剪切连接件也必须能抵抗使混凝土板与钢梁具有分离趋势的“掀起力”。组合梁根据混凝土板与钢梁的组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁和部分剪切连接组合梁,简称为完全组合梁与部分组合梁。
所谓完全组合梁是指组合梁中配有足够数量的剪切连接件,在组合梁截面的极限弯矩作用下所产生的纵向剪力,完全可以由所配的剪力连接件承担。部分组合梁是指剪力剪切连接件所能承担的剪力小于在截面的极限弯矩作用下所产生的纵向剪力(目前关于部分剪切连接组合梁的计算方法仅适用于跨度不超过20m、以承受静力荷载为主且没有太大集中荷载的等截面梁的情况)。
钢筋混凝土板与钢梁接触处,经常设置板托,扩大板与梁接触处的承压面积,增加了板在梁支承处的截面高度,以使板的抗剪与抗冲切能力提高。同时,因为梁的截面高度增加了,因此组合梁的承载能力与刚度进一步提高,极为有利,在组合梁的设计中,在可能的情况下应考虑设置板托。
411 组合梁的特点
钢与混凝土组合梁首先从截面组成上充分发挥了混凝土与型钢材料各自的特点,除此以外,与普通钢筋混凝土梁相比,具有以下优点:
1)将钢筋混凝土板与钢梁组合成整体,使钢筋混凝土板成为组合梁的一部分(翼缘),因此比按非组合梁考虑,承载能力显著提高;
2)钢筋混凝土板组合成为全梁的一部分,因此在同样大小钢梁的情况下,组合梁比非组合梁竖向刚度明显提高;
3)混凝土处于受压区(正弯矩区段),钢梁主要处于受拉区,两种不同材料都能充分发挥各自的长处,受力合理,节约材料;
4)由于处于受压区的钢筋混凝土板刚度较大,对避免钢梁的整体与局部失稳有明显的作用;
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5)降低梁高与房屋总高;
6)组合梁可大量节约钢材以致降低工程造价;
此外,根据工程实例,组合梁用于吊车梁及桥梁等结构中,比钢梁的抗疲劳性能及抗冲击性能有所改善。
412 组合梁的构造要求
组合梁中现浇混凝土板的混凝土强度等级不低于C20,组合梁中混凝土板的厚度,一般采用100～160mm,采用压型钢板与混凝土组合板,则压型钢板肋顶至混凝土板顶间的距离不小于50mm,组合板的整个高度不小于90mm,混凝土板中应设置板托。
钢梁顶面不得涂刷油漆,在浇筑或安装混凝土板之前应消除铁锈、焊渣及其他脏污杂物。
5 型钢混凝土组合结构
型钢混凝土(SRC)结构是把型钢(S)置入钢筋混凝土(RC)中,使型钢、钢筋(纵筋和箍筋)、混凝土三种材料元件协同工作以抵抗各种外部作用效应的一种作用。它是钢-混凝土组合结构的一种形式,其截面组成特征是型钢钢筋混凝土的钢材全部被包在混凝土内部,型钢与钢筋骨架的外面有一层混凝土外壳(外包钢钢筋混凝土结构和钢管混凝土结构的型钢是外露的)。型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外,还广泛使用焊接型钢,此外还配合使用钢筋和钢箍。型钢混凝土梁和柱是最基本的构件,型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。
型钢混凝土结构广泛的被采用于高层及高耸结构、地震区的建筑物和构筑物、承受大荷载的结构、大跨结构等。
511 型钢混凝土构件的优点
1)承载能力高;
2)变形能力和延性好;与钢筋混凝土结构和钢结构相比,型钢钢筋混凝土的变形能力和延性比钢筋混凝土的好,比钢结构刚度大且不易失稳。
3)经济效果好,适合我国国情;与钢结构相比,型钢混凝土结构用钢量大幅度减少。资料表明,型钢混凝土全框架结构较之钢框架结构可减少钢材用量50%或者更多一些。与钢筋混凝土结构相比,型钢混凝土结构虽然用钢量有所增加,但有更好的适用性,即减少构件体积,增大使用空间,节省混凝土用量,减轻地基荷载,节省模板和支撑,可免除构件中的预埋件,有更好的抗震性能等,且建筑结构的综合效益优于钢筋混凝土结构。
4)简化现场施工。
512 型钢混凝土计算理论
型钢混凝土结构构件应由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成。型钢混凝土结构构件的计算,各国采用的方法不尽相同,繁简不一,差别较大。大致有三种。
1)按平截面假定采用钢筋混凝土构件计算方法即认为型钢与钢筋混凝土能够成为一个整体且变形一致,共同承担外部作用,将型钢离散化为钢筋,并用钢筋混凝土的公式计算其强度。前苏联规范CH N J I LI-21-75和C N3-78就是采取这种方法。该法在承载力计算时对构件截面中型钢作用的考虑显得粗糙,经与国内试验结果校核后,按该法计算时有少数构件不够安全。
2)基于试验与数值计算的经验公式一种是以钢结构计算方法为基础,根据型钢混凝土结构的试验结果,经过数值计算,引入协调参数加以调整的经验公式。英国CP110规范、美国钢结构学会(AISC)1986年荷载和抗力系数法(LRFD)设计规范中关于组合柱的计算,就是这样的方法。另一种是在对型钢混凝土构件试验研究的基础上,通过大量的数值计算直接拟合试验结果的近似经验公式。
3)累加计算方法日本AI J的型钢混凝土规范中,对空腹式型钢混凝土构件按钢筋混凝土的方法计算,而对实腹式型钢混凝土构件在型钢不发生局部屈曲的假定下,分别计算型钢和
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钢筋混凝土的承载力或刚度,然后叠加,即为构件的承载力或刚度。这种方法是一种简单的叠加法,没有考虑型钢和钢筋混凝土之间的粘结力及型钢骨架与混凝土间的约束与支撑作用,其承载力和刚度计算结果均偏于保守,且当型钢不对称时精度不高。按该法,在计算柱截面的承载力时,弯矩和轴力在型钢和钢筋混凝土之间的分配,可根据具体情况采用不同的分配方式。
6 钢管混凝土结构
钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是指钢管中填充混凝土而形成的构件,按截面形式不同,分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。工程中常用的几种截面形式有圆形、正方形和矩形。一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。实际结构中,根据钢管作用的差异,钢管混凝土柱又可分为两种形式:一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力;二是外加荷载仅作用在核心混凝土上,钢管只起对其核心混凝土的约束作用,既所谓的钢管约束混凝土柱。
钢管混凝土的基本原理是:一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性,另一方面借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形能力。总之,通过钢管和混凝土组合而成的钢管混凝土,不仅可以弥补两种材料各自的缺点,而且能够充分发挥二者的优点,这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。
钢管混凝土能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要,符合现代施工技术的工业化要求,因而正被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种支架、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构、高层和超高层建筑以及桥梁结构中,并取得了良好的经济效果和建筑效果。
611 钢管混凝土结构由于其受力性能及结构特点使其具有以下的优点:
11受力合理,能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高;
21具有良好的塑性性能,良好的抗疲劳、耐冲击性能;
31施工简单,缩短工期;
41获得了很好的经济效果;与钢结构相比,节约了大量钢材。大量工程实践表明:采用钢管混凝土的承压构件比普通钢筋混凝土承压构件约可节约混凝土50%,减轻结构自重50%左右,钢材用量略高或约略相等;和钢结构相比,可节约钢材50%左右。
51具有良好的抗震性能(良好的延性);用于高层建筑的柱子时,可以作到不限制轴压比而控制长细比。
61具有美好的造型与最小的受风面积;
71耐火性能较好;由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间有相互贡献、协同互补、共同工作的特点,这种结构具有较好的耐火性能。与钢结构相比,一般可节约2/3防火涂料,因而降低工程造价。
612 钢管混凝土材料及其性能
61211 钢材及其性能
在钢管混凝土结构中所用的钢管常为低碳钢及低合金钢,最常用的是Q235钢和16Mn 钢,有时也采用15MnV钢。钢管可分为无缝钢管与有缝钢管,无缝钢管虽然性能较好,但因价格太高,而且管壁太厚,很不经济,因此不宜采用。有缝钢管由钢板卷制焊接而成,焊缝应采用坡口焊,必须保证焊接质量,分直缝钢管与螺旋缝管两大类,一般均由卷管厂成批生产。常用的钢管长度为8～1215m。
单向受力状态钢材的应力-应变关系接近于理想弹塑性体,因此在工程中往往简化为理
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想弹塑性体,处于三向受力状态的钢材,采用的屈服条件有T resca屈服条件与V on Mises屈服条件,试验证实,对于有明显屈服台阶的软钢, V on Mises屈服条件更符合试验结果。而在钢管混凝土结构中所用钢材,一般均为具有明显屈服台阶的软钢。
61212 混凝土及其性能
钢管混凝土结构在浇灌混凝土以后属于密封状态下的养护,水分无法蒸发,因此除了水泥水化所必须有的水分外,应尽可能减少水的用量,使水泥沙浆恰好能包裹住粗骨料为度。钢管混凝土构件常用管顶高抛浇灌,减少水的用量可以避免离析现象,所以在钢管混凝土结构中应采用干硬性混凝土。
由于应用了干硬性混凝土,为了提高其和易性,保证浇筑与振捣质量,所以通常都应加入减水剂,以起到减水增强作用,并可节约水泥。在封闭养护的情况下,混凝土的龄期强度与标准条件下的养护和自然条件下养护的混凝土强度不同。根据试验,封闭养护的混凝土28天龄期强度比标准条件下养护的混凝土强度约低9%,而和自然条件下养护的混凝土强度大致相当。
613 钢管混凝土的基本性能
61311 传力情况
钢管混凝土柱由钢管与混凝土两者组成,由于加载方式、构件构造及施工工艺的原因,其传力情况也不同。大致来说其传力情况可分为三类:一种情况是外荷直接施加于混凝土,通过混凝土与钢管之间的粘结力,将纵向压力传递至钢管,钢管并不直接承受纵向荷载;第二种情况是外荷通过加载板同时将纵向压力传递到钢管与混凝土上;第三种情况由于施工时空钢管已经承受了纵向压力,或者因为混凝土的凝缩,使得混凝土顶面低于钢管顶面,因此都是钢管先受纵向压力,只有当钢管压短至与混凝土顶面相同时混凝土才与钢管共同分担纵向应力。这三种加载情况,根据国内外众多学者的试验研究结果表明,它们的极限承载能力大致相当,没有明显差别。
61312 含钢率
钢管混凝土中的含钢率对其受力性能与破坏形态有着直接的影响,当含钢率很低ρ<4%时,钢管对核心混凝土的侧向约束很小,基本上属于单向受压,其承载能力相当于钢管与核心混凝土两者承载能力的简单叠加;当含钢率在5%～6%时,已经表现出明显的塑性性质,强度与变形能力都有显著的提高;当含钢率较高,大于6%～7%时,则充分显示了钢管混凝土的优越性,强度、塑性大大提高,破坏时属于典型的延性破坏。因此实际工程中钢管混凝土的含钢率一般都5%以上,通常在5%～18%的范围内。
61313 工作机理
对于正常的含钢率、径厚比及长径比的一般钢管混凝土受压构件的工作机理:无论加载方式如何,当纵向压力较小时,由于钢材的泊松比小于混凝土的泊松比,因此钢管与混凝土各自基本上处于单向受压状态,共同分担外加纵向压力;随着纵向压力的增加,混凝土微裂缝不断发展,钢材的泊松比基本不变,而混凝土的泊松比不断增大,混凝土的横向变形超过了钢管的横向膨胀,混凝土对钢管产生了侧向压力,钢管对混凝土产生了横向约束,使钢管处于纵向受压、环向受拉的双向应力状态,而混凝土处于三向受压状态;但是随着荷载的增加,不仅钢管与混凝土的纵向压应力在变化,混凝土的侧压力与钢管的环向拉力也不断增加,此时钢管还处于弹性工作阶段;当纵向压力增加到一定程度,钢管达到剪切屈服,钢管表面出现滑移斜线,钢管进入弹塑性阶段,钢管混凝土应变发展加剧;钢管环向拉应力不断增大,纵向压应力相应减小,因此在钢管与混凝土之间产生了纵向压应力的重分布;由于钢管环向拉应力的增大,核心混凝土所受侧压力增大,使得核心混凝土的抗压强度提高,即逐渐有单
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向抗压强度转变为有侧限强度;钢管由主要承受纵向压应力转变为主要承受环向拉应力,此时才充分显示了钢管混凝土构件的工作特点并发挥了钢管混凝土构件的长处;荷载继续增大,直到钢管混凝土柱所能承受的最大值时,变形尚能发展,变形大到一定限度,构件即告破坏。在正常情况下,应是强度破坏或失稳破坏。
614 钢管混凝土的构造要求
钢管与钢管的连接应尽可能采用直接连接的方式(当采用直焊缝钢管时,必须采用坡口对接焊缝,确保焊缝强度不低于钢管强度)。只有在直接连接实在困难的情况下才采用节点板连接,与节点连接的空钢管,必须在管端焊接钢板封住,以免湿气侵入腐蚀钢管内壁。主钢管在任何情况下都不允许开洞。
钢管上的焊缝应尽可能在浇灌混凝土前完成。在浇灌混凝土后,只允许施加少量的构造焊缝。以免在焊接高温下产生温度应力,影响钢管与混凝土的受力性能。
钢管混凝土柱与梁的连接与一般钢结构梁柱或钢柱与钢筋混凝土梁连接不同。通过加强环与钢梁或预制钢筋混凝土梁连接是比较可靠的连接方法;钢管混凝土柱与现浇钢筋混凝土梁连接时,可将梁端宽度加大,使纵向主筋绕过钢管直通,然后浇灌混凝土,将钢管包围在节点混凝土中,而在梁加宽处加设附加钢箍,梁宽加大部分的斜面坡度应≤1/6。
钢管混凝土柱柱脚与基础的连接可分为两大类:一类是与钢柱连接类似,在柱脚底焊接底板与柱脚加劲肋,底板与基础顶面预埋的钢板直接焊接,然后浇筑混凝土,也可将底板与基础预埋螺栓用螺栓连接;另一类柱脚与钢筋混凝土基础的连接构造类似,做成刚性连接,连接时将钢管混凝土柱肢插入混凝土杯形基础的杯口中。
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审查设计时,一定要请这方面的专业人员参加,以避免摄像机布位不合理、报警点不齐全等现象发生,以致安防系统存在着盲点。我们在建设中,进行了多次调整才使其完善,避免造成经济损失;
(2)闭路电视监视系统,所配16路数字图像处理器的硬盘为80G,使用后实际只能储存2 -3天的信息,不能达到公安部门的要求,需再增加80～120G的容量,以达到7天的信息储存量;
(3)闭路电视监视系统的数字图像处理器,若不与监视器一同安装在电视墙上,而是直接安装在控制台上,可取消矩阵切换控制器,因为数字图像处理器同样具有矩阵切换等功能。将数字图像处理器安装在控制台上,同样操作很方便,可节省投资;
(4)现在市场上有些安防产品的应用软件版本没有及时升级,系统软件滞后,界面汉化没有完全到位,给使用者带来诸多不便。有些进口软件的功能与我国的国情存在着差异,不能完全满足用户的要求。这些因素在选择安防产品时,要仔细了解,加以识别,选择性价比较高的产品。
以上简单介绍了杭州市国家税务局大楼的安防系统及其在建设使用中的一些体会,正确与否,希望与大家一起探讨和交流。
参考文献
1 杨绍胤主编.《智能建筑实用技术》机械工业出版社,20021
2 《智能建筑工程质量验收规范》G B50339-2003
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钢混凝土组合梁的构造要求
11.2.1组合梁截面高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍；混凝土板托高度`h_(c2)`不宜超过翼板厚度`h_(c1)`的1.倍；板托的顶面宽度不宜小于钢梁土翼缘宽度与`1.5h_(c2)`之和。11.5.2组合梁边梁混凝士翼板的构造应满足图11.5.2的要求。有板托时，伸出长度不宜小于`h_(c2)`；无板托时，应同时满足伸出钢梁中心线不小于I50mm、伸出钢梁翼缘边不小于50mm的要求。 图11.5.2边梁构造图 11.5.3连续组合梁在中间支座负弯矩区的上部纵向钢筋及分布钢筋，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定设置。 11.5.4抗剪连接件的设置应符合以下规定: 1栓钉连接件钉头下表面或槽钢连接件上翼缘下表面高出翼板底部钢筋顶面不宜小于30mm； 2连接件沿梁跨度方向的最大间距不应大于混凝土翼板（包括板托）厚度的4倍，且不大于40Omm； 3连接件的外侧边缘与钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于20mm； 4连接件的外侧边缘至混凝土翼板边缘间的距离不应小于100mm； 5连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm。 11.5.5栓钉连接件除应满足本规范第11.5.4条要求外，尚应符合下列规定: 1当栓钉位置不正对钢梁腹板时，如钢梁上翼缘承受拉，则栓钉杆直径不应大于钢梁上翼缘厚度的1.5倍；如钢梁上翼缘不承受拉力，则栓钉杆直径不应大于钢梁上翼缘厚度的2.5
倍。 2栓钉长度不应小于其杆径的4倍。 3栓钉沿梁轴线方向的间距不应小于杆径的6倍；垂直于梁轴线方向的间距不应小于杆径的4倍。 4用压型钢板做底模的组合梁，栓钉杆直径不宜大于19mm,混凝土凸肋宽度不应小于栓钉杆直径的2.5倍；栓钉高度`h_d`应符合`(h_e+30)≤h_d≤(h_e+75)`的要求（图11.3.2）。11.5.6弯筋连接件除应符合本章第11.5.4条要求外，尚应满足以下规定:弯筋连接件宜采用直径不小于12mm的钢筋成对布置，用两条长度不小于4倍（I级钢筋）或5倍（II级钢筋）钢筋直径的侧焊缝焊接于钢梁翼缘上，其弯起角度一般为45。，弯折方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪力方向相同。在梁跨中纵向水平剪力方向变化的区段，必须在两个方向均设置弯起钢筋。从弯起点算起的钢筋长度不宜小于其直径的25倍（I级钢筋另加弯钩），其中水平段长度不宜小于其直径的10倍。弯筋连接件沿梁长度方向的间距不宜小于混凝土翼板（包括板托）厚度的0.7倍。 11.5.7槽钢连接件一般采用Q235钢，截面不宜大于[12.6。 11.5.8钢梁顶面不得涂刷油漆，在浇灌（或安装）混凝士翼板以前应清除铁锈、焊渣、冰层、积雪、泥土和其他杂物。
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点 要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。 关键词：钢与混凝土组合结构，结构概念，特点 Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced. Keywords: steel and concrete composite structure ，design concept ，characteristics 1 概述 组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体，并能共同工作的构件。组合结构体系也将成为继传统的四大结构体系（钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和砌体结构）以后的第五大结构体系。因此，对组合结构有一个基本的了解是必不可少的。而钢与混凝土组合结构是目前建筑业应用最为广泛的组合结构，在此，我们对钢与混凝土组合结构做一
钢一混凝土组合梁
钢-混凝土组合梁 钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁，通常其肋部采用钢梁，翼板采用混凝土板，两者间用抗剪连接件或开孔钢板连成整体。抗剪连接件是钢梁与混凝土板共同工作的基础，它沿钢梁与混凝土板的交界面设置。两种材料按组合梁的形式结合在一起，可以避免各自的缺点，充分发挥两种材料的优势，形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。近几年，钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明，它不仅可以很好地满足结构的功能要求，而且还具有良好的技术经济效益。 钢-混凝土组合梁的特点 钢-混凝土组合梁可以广泛的用于建筑结构和桥梁结构等领域。对比钢梁和钢筋混凝土梁，钢-混凝土组合梁具有以下主要特点： (1)由于混凝土板与钢梁共同工作，可以充分发挥钢材与混凝土材料各自材料特性；另外，钢-混凝土组合梁与钢板梁相比节省钢材约20％-40％，可以降低造价。 (2)增大梁的截面刚度，降低梁的截面高度和建筑高度。 (3)组合梁的混凝土受压翼板增加了梁的侧向刚度，防止了主梁在使用荷载下的扭曲失稳。 (4)降低冲击系数，抗冲击、抗疲劳和抗震性能好。 (5)可以节省施工支模工序和模板，有利于现场施工。 钢-混凝土组合梁发展 钢-混凝土组合梁结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列，已经扩展成为第五大结构(组合结构)，它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。在荷载作用下，混凝土板受压而钢梁受拉，充分发挥钢材与混凝土的材料特性，实践表明，它兼顾钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益，将成为结构体系的重要发展方向之一，作为组合结构体系中重要的横向承重构件的钢-混凝土组合梁在建筑及桥梁结构等领域必将具有广阔的应用前景。其发展过程大致经历以下四个阶段： 1、20世纪20年代--30年代。萌芽阶段。 钢一混凝土组合梁的研究始于1922年，MackayMH在加拿大Domion桥梁公司进行了两根外包混凝土钢梁试验，同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验，随后在30 年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接构造方法，可以看到处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防火需要的外包混凝土钢梁及实用连接件的研究，而未考虑两者的组合工作效应，这一阶段探索性的研究为后续钢-混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。 2、20世纪40年代～60年代。发展阶段 这一阶段是组合梁发展的第二阶段，在这一阶段，许多技术先进的国家对组合梁开展了比较深入的试验研究，对组合梁的分析基本上按照弹性理论进行分析，并制定了相关的设计规范和规程，使得组合梁的应用在科学指导下逐渐普及。 3、20世纪60年代～80年代，全面研究，实用阶段 由于钢-混凝土组合梁具有广泛的应用前景，组合梁的研究工作进一步得到深化，在总结以往研究和应用成果的基础上，进一步改进和完善了组合梁的有关设计规范或规程，组合结构的应用和发展逐步成熟，几乎日趋赶上钢结构的发展，并广泛重视，研究工作重点也由简支梁研究转而开始了连续梁的研究，由完全剪力连接转为部分剪力连接；由考虑允许应力设计方法转为考虑极限状态设计方法；由弹性理论分析转为塑性理论分析。
钢与混凝土组合结构
钢与混凝土组合结构 随着我国经济得快速发展,各种新得结构型式不断涌现。其中刚与混凝土组合结构越来越受到大家得重视,由于组合结构具有许多突出得优点,高层建筑与大型桥梁等建构筑物在我国各地大量兴建,各种型式组合结构逐渐被广泛应用。组合结构已经与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。一、压型钢板与混凝土组合板。压型钢板与混凝土组合板就是在压成各种形式得凹凸肋与中形式槽纹得钢板上浇注混凝土而制成得组合板,依靠凹凸肋及不同得槽纹使钢板与混凝土组合在一起。 压型钢板安琪在组合楼板中得作用可分为三类、第一类,以压型钢板作为楼板得主要承重构件,混凝土只就是作为楼板得面层以形成平整得表面及起到分布荷载得作用。第二类,压型钢板只作为混凝土得永久性模板,并作为施工时得操作平台。第三类,就是考虑组合作用得压型钢板混凝土组合结构。 其优点在于:１、节省大量木模板及其支撑。２、压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便。3、压型钢板在使用阶段,因其与混凝土得组合作用,还可代替受拉钢筋、４、组合楼板具有较大得刚度,省却许多受拉区混凝土,使组合楼板得自重减轻。5、便于铺设通信、电力、采暖等管线。6、压型钢板作为浇注混凝土得模板直接支撑于钢梁上,而且为各种作业提供了宽广得工作平台,大大加快了施工得进度,缩短了工期。7、压型钢板可直接作顶棚、8。与木模相比,压
型钢板组合楼板施工时,减小了发生火灾得可能性。 二、组合梁。将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。组合梁根据混凝土板与钢梁组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁与部分剪切连接组合梁;两大类。 组合梁充分发挥了混凝土与钢材得有利性能,因此具有以下优点:1、混凝土板成为组合梁得一部分,比按非组合梁考虑,承载力显著提高。 2、比非组合梁得竖线刚度侧香刚度都明显提高。 3、混凝土与钢梁两种材料都能充分发挥各自得产出,受力合理,节约材料、４、明显得提高了钢梁得整体与局部得稳定性。5、降低梁高与房屋高度。6、大量节约钢材及降低整个工程造价。 三、型钢混凝土结构。型钢混凝土结构就是在混凝土中主要配置型钢,也有构造钢筋及少量受力钢筋。配钢得形式可分为实腹式型钢与空腹式型型钢两大类、实腹式配钢主要工字钢、槽钢、H型钢等。空腹式配钢就是由角钢构成得空间桁架式得骨架。 其优点在于:１、由于截面中配置了型钢,使构件承载力、刚度大大提高,因而大大减小了构件得断面尺寸,明显增加了房间得使用面积,也使房间中得设备、家具更好布置、2、由于梁截面高度得减小,增加房间净空,或降低了房屋得层高与总高。强度、刚度得显著提高,使其可以运用于大跨、重荷、高层、超高层建筑中。3、型钢混凝土结构不仅强度、刚度明显增加,而且延性获得很大得提高,从而成为一种抗震性能很好得结构,所以尤其适用于地震区。4、比起钢结构建筑,采用型钢混凝土不仅节省了大量得钢材,降低了造价,而且避免了钢结
钢_混凝土组合结构桥梁研究新进展_聂建国
第45卷第6期2012年6月 土木工程学报 CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL Vol．45Jun．No．62012 基金项目：国家自然科学基金重点项目（51138007），清华大学自主科 研计划（20101081766） 作者简介：聂建国，博士，教授收稿日期：2010- 12-09钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展 聂建国 1 陶慕轩 1 吴丽丽 2 聂鑫 1 李法雄 1 雷飞龙 1 （1．清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084； 2．中国矿业大学（北京），北京100083） 摘要：钢-混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。在传统桥梁结构形式的基础上，发展多种新型组合结构桥梁形式，拓宽组合结构桥梁的应用领域。介绍近年来在钢-混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展，内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。通过对传统结构形式的改进和发展，可充分发挥组合结构桥梁的综合优势，研究结果表明，钢-混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。 关键词：钢-混凝土组合结构；桥梁；波形钢腹板；槽型组合梁；组合刚构桥；双重组合；组合桥面系中图分类号：U448．38 文献标识码：A 文章编号：1000- 131X （2012）06-0110-13Advances of research on steel-concrete composite bridges Nie Jianguo 1 Tao Muxuan 1 Wu Lili 2 Nie Xin 1 Li Faxiong 1 Lei Feilong 1 （1．Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of the Ministry of Education ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ； 2．China University of Mining ＆Technology ，Beijing ，Beijing 100083，China ） Abstract ：Steel-concrete composite bridges have been developed rapidly in recent years in China．Several new types of composite bridges have been developed on the basis of traditional structures to broaden the application area of composite bridges．In this paper ，some recent advances in research of steel-concrete composite bridges are summarized．The main research work involves composite girder bridges with corrugated steel webs ，channel-shaped steel-concrete composite girder bridges ，steel-concrete composite rigid frame bridges ，continuous composite bridges with double composite action and composite deck systems for large-span cable-stayed bridges．Through improvement and development of the traditional structural forms ，the comprehensive advantages of composite bridges can be fully displayed ，which demonstrates a good prospect of application and extension for steel-concrete composite bridges． Keywords ：steel-concrete composite structure ；bridge ；corrugated steel web ；channel-shaped composite girder ；composite rigid frame bridge ；double composite ；composite deck system E-mail ：dmh03@mails．tsinghua．edu．cn 引言 钢-混凝土组合结构桥梁（简称组合桥）是指将钢 梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考 虑共同受力的桥梁结构形式。相对于不按组合结构设计的纯钢桥，组合桥可以有效减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强了钢梁的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。截面高度的降低，使结构外形更加纤 巧，改善桥梁的景观效果，有利于增加桥下净空或降 低桥面高程。组合桥相对于混凝土桥， 上部结构高度降低、自重减轻、地震作用减小、结构延性提高、基础造价降低。同时，组合桥便于工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快，并可以适用于传统砖石及混凝土结构难以应用的情况 ［1］ 。 组合桥自20世纪50年代之后得到了迅速的发展， 从20 25m 跨径的中小跨径梁桥到跨径近千米的斜拉桥，都有组合结构的应用 ［2］ 。近年来，除常用的 组合板梁桥和组合箱梁桥之外，相继研发了波形钢腹板组合梁桥、组合桁梁桥、组合刚构桥等一系列新的结构形式，拓宽了组合桥的应用领域。而在国内，随着道路等级的不断提高和建设规模的扩大，桥梁呈现出跨径不断增大、桥型不断丰富、结构不断轻型化的发展趋势，同时对桥梁建设的经济性和综合效益也越
钢与混凝土组合结构.
钢与混凝土组合结构 随着我国经济的快速发展,各种新的结构型式不断涌现。其中刚与混凝土组合结构越来越受到大家的重视,由于组合结构具有许多突出的优点,高层建筑与大型桥梁等建构筑物在我国各地大量兴建,各种型式组合结构逐渐被广泛应用。组合结构已经和钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。一、压型钢板与混凝土组合板。压型钢板与混凝土组合板是在压成各种形式的凹凸肋与中形式槽纹的钢板上浇注混凝土而制成的组合板,依靠凹凸肋及不同的槽纹使钢板与混凝土组合在一起。 压型钢板安琪在组合楼板中的作用可分为三类。第一类,以压型钢板作为楼板的主要承重构件,混凝土只是作为楼板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用。第二类,压型钢板只作为混凝土的永久性模板,并作为施工时的操作平台。第三类,是考虑组合作用的压型钢板混凝土组合结构。 其优点在于:1、节省大量木模板及其支撑。2、压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便。3、压型钢板在使用阶段,因其和混凝土的组合作用,还可代替受拉钢筋。4、组合楼板具有较大的刚度,省却许多受拉区混凝土,使组合楼板的自重减轻。5、便于铺设通信、电力、采暖等管线。6、压型钢板作为浇注混凝土的模板直接支撑于钢梁上,而且为各种作业提供了宽广的工作平台,大大加快 了施工的进度,缩短了工期。7.压型钢板可直接作顶棚。8.与木模相比,压型钢板组合楼板施工时,减小了发生火灾的可能性。 二、组合梁。将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。组合梁根据混凝土板与钢梁组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁和部分剪切连接组合梁;两大类。 组合梁充分发挥了混凝土和钢材的有利性能,因此具有以下优点: 1、混凝土板成为组合梁的一部分,比按非组合梁考虑,承载力显著提高。2、比非组合梁的竖线刚度侧香刚度都明显提高。3、混凝土与钢梁两种材料都能充分发挥各自的产出,受力
钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计
钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计 钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计 钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。 钢－混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加梁的延性等。同钢梁相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等。 近年来，钢－混凝土组合梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中已得到了越来越广泛的应用，并且正朝着大跨方向发展。钢－混凝土组合梁在我国的应用实践表明，它兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益，适合我国基本建设的国情，是未来结构体系的主要发展方向之一。 计算原理 在钢－混凝土组合梁弹性分析中，采用以下假定： 1、钢材与混凝土均为理想的弹性体。 2、钢筋混凝土翼缘板与钢梁之间有可靠的连接交互作用，相对滑移很小，可以忽略不计。
3、平截面假定依然成立。 4、不考虑混凝土翼缘板中的钢筋（该假设只在正弯矩承载力计算时成立，负弯矩承载力计算式需考虑钢筋作用[1]）。 钢－混凝土组合梁弹性分析采用换算截面法。(a)表示换算前截面，(b)表示换算后截面。换算截面法的基本原理是：混凝土翼缘板按照总力不变及应变相同条件，换算成弹性模量为Es、应力为бs的与钢等价的换算截面面积。具体计算时，为了混凝土截面重心高度换算前后保持不变，换算时混凝土翼缘板厚度不变而仅将翼缘板有效翼缘宽度be除以α E（钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值。 求得等价的钢梁截面后，可以按照材料力学的方法来计算截面的抗弯承载力。设换算后截面的惯性矩为 I换算，换算截面形心轴距离钢梁底部为y 换算，组合梁总高为y换算作用在截面上的弯矩为M，而组合梁挠度的计算，则按照换算截面惯性矩计算组合梁截面刚度后，再由结构力学的方法计算梁的挠度。 截面设计 根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86），对钢－混凝土组合梁进行了设计。如图4所示，为该工程选用的组合梁截面图。钢梁选为Q345B钢，混凝土翼缘板用 C40混凝土，剪力连接件采用[10槽钢。组合梁总高为1650mm，高跨比约为31.5。组合梁截面换算惯性矩为8.576×1010mm^4，而纯钢梁的截面惯性矩只有5.228×10 10mm^4，组合梁截面惯性矩是纯钢梁的1.64倍，大大提高了组合梁的刚度，减小了组合梁在荷载作用下的挠度
钢-混凝土组合结构复习题
钢-混凝土组合结构复习题 一、填空题 1. 按照是否对组合梁施加预应力，组合梁可以分为________________和________________。 2. 钢－混凝土组合构件主要有钢－混凝土组合_____和钢－混凝土组合_____。 3. 对连续组合梁的计算可进行简化，可用________________为基础采用承载力极限状态设计方法，截面特性计算简单，对静载荷和活载荷处理，不需考虑承载力极限状态下的混凝土徐变效应和施工方法。 4. 当钢梁的腹板和下翼缘宽厚比较大时，组合截面在达到塑性抵抗弯矩之前，可能导致钢梁局部屈曲二破坏，因此。这种梁必须进行_______________分析。 5. 抗剪连接件的形式很多，按照变形能力可分为为两类：_________连接件，_________连接件。 6. 压型钢板的截面特征随着受压翼缘宽厚比不同而变化。当宽厚比大于极限宽厚比时，截面特征按_________________计算；当宽厚比小于极限宽厚比时，截面特征按_______________计算。 7. 组合楼板的破坏模式主要有弯曲破坏、________________和_____________破坏。 8. 我国现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》把极限状态分为两类，_____________极限状态和_____________极限状态。。 9. 连续组合梁在极限状态下，各剪跨段内的弯矩均由组合截面承担。正弯矩区内的组合作用表现为钢梁受_____和混凝土受_____。 10. 钢－混凝土组合梁由钢梁、__________及抗剪连接件所构成。 11. 钢管混凝土除了具有一般套箍混凝土的强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点外，还具有施工方便、______________、经济效果好的优点。 12. 钢管混凝土材料是由钢管和混凝土两种性质完全不同的材料组成，由于钢管混凝土的核心混凝土受到钢管的约束，因而具有比普通钢筋混凝土大得多的_________和_________ 。
钢-混凝土组合结构试题1
钢与混凝土组合结构期末复习指导 考核方式：本次考试为闭卷考试，考试时间120分钟，期末考试成绩占总成绩的80%。考试题型分填空、选择、简答、计算等。考试内容不超出大纲及教材内容。 考核内容及要求 第一章概述 1.了解组合结构的形式和分类，掌握组合结构的特点，组合板，组合梁，组合楼盖及组合柱的优点和制约因素； 2.了解组合结构的发展历史及应用情况。 重点：组合结构的类型、特点、制约因素； 难点：各种组合结构的特点； 复习题：思考题1.1、1.3、1.4、1.5 第二章组合结构材料与基本设计原则 1.掌握钢材的常用钢号，压型钢板钢材应符合的性能要求，常用钢材的物理性能，了解组合结构中的混凝土构件采用的钢筋级别和强度指标。 2.掌握混凝土的强度等级和强度设计值，了解普通混凝土和高强混凝土的应力－应变曲线的特点。 3.理解结构连接的常用三种方法，焊接连接、螺栓连接和抗剪连接件。 4.理解极限状态设计法的设计表达式，承载力极限状态和正常使用极限状态的设计表达式。组合结构应该满足要求。 重点：组合结构对材料的要求，极限状态的设计表达式； 复习题：思考题2.1、2.2、2.3、2.6 第三章钢－混凝土组合板 1.了解常用的钢－混凝土组合板的概念和种类；理解各自的优缺点，应用范围及现状； 2.了解压型钢板组合板的材料规格和组合方法，理解受力特点，熟练掌握压型钢板与混凝土组合板的设计原则；组合板两个阶段的荷载，内力分析，组合板极限状态验算的公式和截面。熟练掌握组合板正截面受弯承载力的计算，掌握组合板的斜截面受剪承载力，受冲切承载力，叠合面的受剪承载力验算。掌握组合板的挠度验算。了解压型钢板组合板的构造要求。 3.理解组合板的构造要求及施工要点。 掌握组合梁的工作原理，掌握组合梁的内力计算方法，了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定。重点：组合板与非组合板的区别，压型钢板与混凝土组合板的设计原则和方法； 难点：压型钢板与混凝土组合板的设计方法； 复习题：例3.1、3.2；思考题3.1、3.3、3.4、3.8；习题3.9 第四章抗剪连接件设计 1.了解抗剪连接件的形式和分类； 2.掌握抗剪连接件的承载力，掌握确定承载力的试验方法，掌握影响承载力的因素； 3.掌握抗剪连接件的承载力计算； 4.理解抗剪连接件的设计方法，分弹性和塑性分析方法。 5.了解抗剪连接件的构造要求。 重点：影响承载力的因素、抗剪连接件设计的弹性方法和塑性方法。 复习题：思考题4.1、4.2、4.6、4.7、4.8、4.11； 第五章钢与混凝土组合梁设计 1.了解组合梁的基本概念和分类，理解组合梁的受弯特点， 2.了解组合梁的稳定性分析，整体稳定和局部稳定。 3.掌握简支组合梁的弹性设计方法：了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定，掌握内力计算的基
钢与混凝土组合结构设计
第一章绪论 1.五大结构：传统的木结构、钢结构、砌体结构、混凝土结构和钢与混凝土组合结构 2.钢与混凝土组合结构的类型：压型钢板与混凝土组合板钢与混凝土组合梁钢管混凝土型钢混凝土外包钢混凝土组合桁（网）架 第二章钢与混凝土组合梁设计 1.钢与混凝土组合梁的类型：普通工字钢组合梁箱形组合梁蜂窝式组合梁钢桁架式组合梁 2.钢与混凝土组合梁的设计方法有两种：弹性设计方法和塑性设计方法【其他组合梁按塑性设计】 3.组合梁承载力计算假定： ①钢材和混凝土均为理想弹性体; ②混凝土板和钢梁之间的相对滑移可以忽略不计; ③截面符合平截面假定; ④不考虑混凝土翼板内钢筋和板托的作用 ⑤不考虑混凝土受拉工作。 4.钢与混凝土组合梁塑性设计适用范围： 符合下列条件的组合梁。可按塑性设计方法进行承载力计算。 ①在设计荷载作用下，不会因交替发生拉、压屈服而使材料产生低周疲劳破坏的构件。 ②构成组合梁的各部件在达到承载力前不发生局部破坏，确保组合梁截面能形成塑性铰。 ③组合梁的塑性中和轴位于混凝土受压翼板内。 ④当组合梁的塑性中和轴位于钢梁内时，钢梁的板件宽厚比应满足表2-2的要求。 5.部分抗剪连接组合梁适用于下列三种情况: ①组合梁上各截面的弯矩达不到其极限弯矩的情况。此种情况下，组合梁的械面高度与钢梁的板件厚度不取决于截面所需的抗弯强度，而主要取决于截面刚度或板件的局部稳定。 ②组合梁中最大正弯矩截面达到抗弯承载力时，不能达到极限弯矩的某些区段。 ③当抗剪连接件受构造等原因的影响，不能按完全抗剪连接设计时 6.抗剪连接件种类：按刚度可分为刚性连接件和柔性连接件。目前常用及我国规范推荐的抗剪连接件均为柔性连接件，主要有栓钉、槽钢和弯起钢筋三种形式。 第三章压型钢板与混凝土组合板设计 1.组合板的计算 组合板应进行施工阶段和使用阶段的设计验算。在混凝土还未达到75%强度前的施工阶段，压型钢板作为混凝土的模板，独立承担楼板上的全部荷载和混凝土质量，此时需按钢结构受弯构件对压型钢板进行承载力计算和变形验算。在使用阶段,则需要验算组合板的承载力、变形、裂缝、振动等。 2.组合板的破坏模式：弯曲破坏纵向剪切破坏斜截面剪切破坏局部荷载作用下的冲切破坏 《钢管混凝土结构技术规范》( GB 50936- -2014) 中基于统一理论的设计方法和
钢-混凝土组合梁的发展历程
目录 1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 (1) 1.1 定义 (1) 1.2 分类 (2) 2 钢-混凝土组合梁的发展历程 (5) 2.1萌芽阶段 (5) 2.2发展阶段 (5) 2.3全面研究、实用阶段 (6) 2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段 (6) 3 钢-混凝土组合梁的工程应用实例 (8) 3.1 多层工业厂房 (8) 3.2 高层建筑 (10) 3.3 桥梁结构 (10) 4 钢-混凝土组合梁的前景 (11) 参考文献 (13)
钢-混凝土组合梁结构的发展概述 1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 1.1 定义 钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式[1]。目前钢-混凝土组合结构的主要形式包括组合结构、组合楼板、组合桁架、组合柱等组合承重体系以及组合斜撑、组合剪力墙等组合抗侧力体系，应用领域包括高层及超高层建筑（如图1所示）、大跨桥梁、地下工程、矿山工程、港口工程以及组合加固和修复工程等[2]。本文主要对钢-混凝土组合梁进行介绍。 图1 赛格广场大厦（深圳） 钢-混凝土组合梁作为建筑房屋的横向承重构件，通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合成一个整体来抵抗各种外界作用，能够充分发挥钢梁抗拉、混凝土板受压性能好的优点，与非组合梁结构相比，具有以下一系列的优点：（1）组合梁截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，能过充分发挥材料特性，
承载力高。在承载力相同时，比非组合梁节约钢材约15%-25%。 （2）混凝土板参加梁的工作，梁的刚度增大。楼盖结构的刚度要求相同时，采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。组合梁用于高层建筑，不仅降低楼层结构高度，且显著减轻对地基的荷载。 （3）组合梁的翼缘板较宽大，提高了钢梁的侧向刚度，也提高了梁的稳定性，改善了钢梁受压区的受力状态，增强抗疲劳性能。 （4）可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载，无需设置支撑，加快施工速度。 （5）抗震性能好。 （6）在钢梁上便于地焊接托架或牛腿，供支撑室内管线用，不需埋设预埋件。 相比于混凝土结构，组合结构的缺点是需要采取防火及防腐措施。但组合结构的防火及维护费用比钢结构低，并且随着科学技术的发展，防腐涂料的质量和耐久性也在不断提高，为组合结构的应用提供了有利条件。 1.2 分类 组合梁自问世以来至今，各国学者们展开了广泛且具有深度的研究。目前，组合梁的种类已从单一的外包式钢-混凝土组合梁发展至T形组合梁、现浇混凝土翼板组合梁、预制混凝土翼板组合梁、叠合板翼板组合梁、压型钢板组合梁等形式。 钢-混凝土组合梁按照截面形式可以分为外包混凝土组合梁和钢梁外露的组合梁（如T形组合梁），如图2所示。外包混凝土组合梁又称为劲性混凝土梁或钢骨混凝土梁，主要依靠钢材与混凝土之间的粘结力协同工作；T形组合梁则依靠抗剪连接件将钢梁与混凝土翼板组合成一个整体来抵抗各种外界作用。大量的研究和实践经验表明，T形组合梁更能够充分发挥不同材料的优势，具有更高的综合性能，是组合梁应用和发展的主要形式。
钢--混凝土组合结构期末模拟题
土木工程专业 钢－混凝土组合结构试题 一、填空题（每空2分，共20分） 1、钢结构的焊接方法有电弧焊和电阻焊等，其中，的质量比较可靠，是最常用的一种焊接方法，常用于冷弯薄壁型钢的焊接。 2、温度应力、混凝土的收缩和徐变效应，只对按理论计算的组合梁产生影响，对与按理论计算的组合梁不必考虑。 3、用弹性理论计算设有临时支撑的组合梁受弯承载力时，钢梁的最大拉应力为，混凝土的最大压应力为。 4、钢管混凝土偏压构件稳定承载力的计算方法中的偏心矩增大系数法的主要优点是 和。 5、组合板的有效高度是压型钢板截面的到的距离。 二、选择题（每题3分，共15分） 1、组合梁剪力连接设计的临界截面不正确的是（） A、弯矩和竖向剪力最大处 B、所有的支点及零弯矩截面 C、悬臂梁的自由端 D、所有集中荷载作用下的截面 2、施工方法对组合梁的影响正确的有（）。 A、施工时钢梁下不设临时支撑，分两个阶段考虑，施工阶段的荷载由钢梁单独承受 B、施工时设置临时支撑的梁，分一个阶段考虑，需要进行施工阶段的验算 C、施工阶段时不设置临时支撑的梁，使用阶段采用塑性理论分析时，只需考虑使用荷 载和第二阶段新增加的恒载
3、采用栓钉作为组合梁的剪力连接件，当栓钉较弱时，极限承载力（）。 A、随栓钉直径和砼抗压强度等级增加而增加 B、随栓钉直径和抗拉强度增加而增加 C、随栓钉直径和砼抗拉强度等级增加而增加 D、只与栓钉强度有关 4、钢骨混凝土偏压柱的大小偏压说法正确的是（）。 A、大偏压构件的型钢受拉翼缘应力未达到屈服强度 B、小偏压构件的型钢受压边缘应力达到了屈服强度 C、区分大小偏压破坏的分界点理论是以受拉钢材合力作用点处应力是否达到屈服强度 作为依据 D、小偏压破坏之间有典型的界限破坏 5、钢管混凝土偏压构件承载力的四种计算方法中，（）分别考虑偏心率和长细比的影响，计算上比较方便，但未能明确反映两者的相互关系，存在一定的误差。 A、偏心矩增大系数法 B、经验系数法 C、M-N相关关系法 D、最大荷载理论 三、简答题（每题5分，共10分） 1、按照弹性理论计算的组合梁，施工阶段不设临时支撑，强度计算分析时应该如何进行？ 2、钢骨混凝土偏压柱主要有哪两种破坏形态，各自的破坏特征是什么？ 四、计算题（共55分） 1、某压型钢板组合板，简支，跨度 3.3m，每米宽度范围内的截面积Ap＝2300 mm2，fp=205N/mm2，压型钢板上面为90mm厚的混凝土板，混凝土强度等级为C25，fc=11.9N/mm2，1m宽的组合板承受均布荷载设计值（含自重）q=20 kN/m，组合板的有效高度h0=105mm，试验算组合板在使用阶段的受弯承载力是否满足要求。（15分）
钢-混凝土组合结构施工技术
郑州蓝码大厦 钢-混凝土组合结构施工技术 田宝吉 （中建八局青岛公司，青岛 266071） ［摘要］本文结合郑州蓝码大厦工程组合柱、墙的施工，介绍了型钢混凝土组合柱、墙施工工艺，对施工技术要点进行了分析，并对施工中应注意的问题进行了阐述。 ［关键词］型钢砼；构件设计；工艺流程；施工工艺 型钢混凝土组合构件是将型钢埋入钢筋混凝土中的一种结构形式，即这种构件是由型钢、钢筋和混凝土三种材料所构成，与单纯的钢结构和混凝土结构相比具有许多显著的特点。近年来，随着我国高层建筑的迅速发展，型钢混凝土结构在工程中的应用逐渐广泛，并且显示出了其对改善结构抗震性能、减小构件截面尺寸、提高建筑的综合技术经济指标等方面的巨大潜力。本文依据郑州蓝码大厦工程的型钢混凝土施工为例，对型钢混凝土的施工经验进行总结，供大家参考。 1 工程概况 1.1 建筑设计概况 蓝码大厦工程位于郑州市郑东新区CBD外环A-2地块, 为超高层写字楼，属于一类建筑，总用地面积0.571公顷，总建筑面积60130平方米。地下三层，地上三十层，局部25层，主体檐口高度为120米，其中裙房三层（局部六层），其地上裙房檐口高度为16.5米，局部30米。地下三层平时为汽车库，战时为六级人防物资库；地下二层及地下一层为汽车库，地下三层至地下二层设消防水池及消防泵房。 1.2 结构设计概况 该工程主楼结构形式为外框架-内筒体结构。±0.000m以下采用钢筋混凝土柱梁（局部为型钢砼柱、型钢砼梁），±0.000m~18.25m采用型钢混凝土柱梁，18.25m至屋面采用钢结构柱梁。在核心筒剪力墙内，从±0.000m至屋面均设有钢结构暗柱、暗梁。平面布置见图1。 图1 型钢混凝土柱、墙平面布置
常见钢-混凝土组合结构的对比分析
常见钢-混凝土组合结构的对比分析 [摘要] 钢与混凝土组合结构分为钢与混凝土组合梁（钢板与混凝土组合梁，钢桁架与混凝土组合梁）、压型钢板混凝土组合楼板、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构等形式，本文就其各自的优缺点进行综合的讲述。 [关键词] 钢与混凝土组合梁压型钢板混凝土组合楼板型钢混凝土组合结构钢管混凝土结构 1.钢与混凝土组合梁、压型钢板与混凝土组合楼板 1.1钢与混凝土组合梁 钢与混凝土组合梁由钢梁、钢筋混凝土板以及两者之间的剪力连接件组成。工程中常采用不对称组合梁，主要有以下几种形式：(a)三块不同厚度与宽度的钢板焊接而成；(b)将大型工字钢割去宽厚的上翼缘加焊宽度较小的钢板；(c)将工字钢沿腹板纵向割开然后将不同大小的半工字钢对焊而成；·蜂窝梁。 组合梁首先从截面组成上充分发挥了型钢与混凝土材料各自的特长，与钢筋混凝土梁相比，还有以下优点： (1) 节约钢材，由于截面材料受力合理，混凝土替代部分钢材工作，使其用钢量大幅度下降。如采用塑性理论进行设计，还可降低造价。 (2) 减小截面高度，由于相当宽的混凝土板参与抗压，组合梁的惯性矩比钢梁的大得多。可以达到降低梁高、增加层净高的效果。 (3) 延性好，由于耗能能力强，整体稳定性又好，在实际地震中表现出良好的抗震性能。 (4) 刚度好，混凝土板与钢梁共同工作，抗弯模量增大，致使挠度减小，刚度增大。 (5) 抗冲击、抗疲劳性能好，实际工程表明用于梁桥、吊车梁的组合梁比钢梁具有更好的抗冲击、抗疲劳能力，引起的损伤较小，比起钢吊车梁使用寿命提高了。 1.2压型钢板与混凝土组合楼板 压型钢板与混凝土组合楼板兴起于上世纪90年代，是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式的槽纹的钢板上浇注混凝土而制成的组合板。钢板除在施工阶段做模板用外，在使用阶段还兼做混凝土楼板的受力钢筋或部分受力钢筋。压型钢板作为永久性模板，免除了木模板的支模与拆模，大大简化了施工工序；提高了
《钢与混凝土组合结构》课程练习题
《钢与混凝土组合结构》课程练习题第一部分 一、填空题 1、钢与混凝土组合梁由钢梁和钢筋混凝土板以及两者之间的组成。 2、抗剪连接件的形式很多，按照变形能力可分为为两类：_________连接件，_________连接件。 3、连续组合梁在极限状态下，各剪跨段内的弯矩均由组合截面承担。正弯矩区内的组合作用表现为钢梁受_____和混凝土受_____。 4、工程中所用压型钢板厚度一般要求不应小于，混凝土组合板所用的压型钢板厚度最好控制在以上。 5、非组合板总的刚度和总的承载力等于和单独时的刚度和承载力的简单叠加。 6、组合板在施工和使用阶段具有不同的结构体系，施工阶段是单独受力，使用阶段是承重。 7、组合板中的压型钢板在钢梁上的支承长度不应小于，在砌体上的支承长度不应小于。 8、组合楼板的破坏模式主要有弯曲破坏、________________和_____________破坏。 9、抗剪连接件的主要功能是阻止被连接构件间的和。 10、简支组合梁的塑性设计可让塑性变形充分发展直至，允许利用截面的。 11、型钢混凝土梁剪切破坏形态可分为、、三类。型钢混凝土梁的裂缝一般首先出现在，然后才出现在。 12、钢管混凝土除了具有一般套箍混凝土的强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点外，还具有施工方便、______________、经济效果好的优点。13、钢管混凝土材料是由钢管和混凝土两种性质完全不同的材料组成，由于钢管混凝土的核心混凝土受到钢管的约束，因而具有比普通钢筋混凝土大得多的_________和_________ 。 二、选择题
1、抗剪连接件的首要功能是阻止被连接构件的界面滑移和（）。 A、界面破坏 B、界面消失 C、界面分离 D、界面扭曲 2、施工方法对组合梁的影响正确的有（）。 A、施工时钢梁下不设临时支撑，分两个阶段考虑，施工阶段荷载由钢梁单 独承受 B、施工时设置临时支撑的梁，分一个阶段考虑，需要进行施工阶段的验算 C、施工阶段时不设置临时支撑的梁，使用阶段采用塑性理论分析时，只需 考虑使用荷载和第二阶段新增加的恒载 D、施工时设置临时支撑的梁，分两个阶段考虑，需要进行施工阶段的验算 3、钢骨混凝土偏压柱的大小偏压说法正确的是（） A、大偏压构件的型钢受拉翼缘应力未达到屈服强度 B、小偏压构件的型钢受拉边缘应力达到了屈服强度 C、区分大小偏压破坏的分界点理论是以受拉钢材合力作用点处应力是否达 到屈服强度作为依据 D、大小偏压破坏之间有典型的界限破坏 4、抗剪连接件的承载力须借助实验的方法来确定，其方法之一是（）。 A、计算法 B、模拟法 C、等代法 D、推出法 5、因组合板相对较柔，在大多情况下是弯曲和纵向剪切强度起控制作用，只有在（）才发生斜截面的剪切破坏。 A、大剪跨 B、小剪跨 C、板厚度较大 D、板厚度较小 6、桥梁结构中的组合梁因承受振动荷载作用，必须采用（）。 A、塑性设计 B、弹塑性设计 C、弹性设计 D、抗疲劳设计 7、型钢与混凝土共同工作的标志是二者之间（）。 A、由刚性连接件连接 B、高强度连接 C、产生滑移 D、仅存在可以忽略的相对滑移 8、型钢混凝土偏心受压短柱的破坏特征是（）。 A、受拉区混凝土破坏 B、受压区混凝土破坏
钢-混凝土组合梁结构计算
钢－混凝土组合梁 结构计算书 编制单位： 计算： 复核： 审查：
2009年3月
目录 1. 设计资料 (1) 2. 计算方法 (2) 2.1 规范标准 (2) 2.2 换算原理 (2) 2.3 计算方法 (3) 3. 不设临时支撑_计算结果 (3) 3.1 组合梁法向应力及剪应力结果 (5) 3.2 施工阶段钢梁竖向挠度结果 (7) 3.3 结论 (8) 3.4 计算过程（附件） (8) 4.设置临时支撑_有限元分析计算 (8) 4.1 有限于建模 (8) 4.2 施工及使用阶段结构内力 (10) 4.2.1 施工阶段结构内力 (11) 4.2.2 使用阶段结构内力 (12) 4.3 组合梁截面应力 (14) 4.3.1 截面应力汇总 (14) 4.3.2 截面应力组合 (16) 4.4 恒载作用竖向挠度 (17) 4.4.1 施工阶段竖向挠度 (17) 4.4.2 使用阶段恒载作用竖向挠度 (17) 4.5 结论 (17)
钢－混凝土组合梁结构计算 1. 设计资料 钢－混凝土组合梁桥，桥长40.84m ，桥面宽19.0m ；钢主梁高1.6m(梁端高0.7m)，桥面板厚0.35m ；钢材采用Q345D 级，桥面板采用C50混凝土；车辆荷载采用公路-I 级车道荷载计算。 图 1 横向布置 (cm) 图 2 桥梁立面 (cm) 表 1 材料力学指标表 表 2材料力学指标表 钢主梁沿纵向分3个制作段加工，节段长度为13.6+13.64+13.6m ，边段与中段主要结构尺寸（图 3）见下表，其余尺寸详见设计图纸
表 3 钢主梁主要尺寸表 图 3 钢梁标准构造(mm) 2. 计算方法 2.1 规范标准 现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)第11章《钢与混凝土组合梁》针对不直接承受动力荷载的一般简支组合梁及连续组合梁而确定，对于直接承受动力荷载的组合梁，则应采用弹性分析法计算。《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005)第4.1.1条也规定：结构构件的内力应按弹性受力阶段确定。尽管弹性分析法(容许应力法)不能充分组合梁的承载能力极限状态，但对于承受动力荷载的桥梁钢结构的强度计算是基本符合结构的实际受力状况的。 计算依据： 1.《钢结构设计规范》(GB 50017-2003) 2.《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10002.2-2005) 3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 4.《钢－混凝土组合梁设计原理》(第二版).朱聘儒.北京:中国建筑工业出版 社,2006 5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86) 2.2 换算原理 根据总力不变及应变相同的等效条件，将混凝土翼板换算成与钢等效的换算截面；换算过程中要求混凝土翼板截面形心在换算前后保持不变，翼板面积换算转化为翼板宽度的换算。