第3章 钢-混凝土组合梁

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1、1建筑工程学院建筑工程学院 钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构土木工程专业土木工程专业本科本科课程教学课程教学 主主 讲：讲： 周周 天天 华华 2013.11 2013.11 （第（第3 3章章 钢钢- -混凝土组合梁）混凝土组合梁） 2组合组合梁梁的分类、形式的分类、形式梁梁钢包混凝土钢包混凝土混凝土包钢混凝土包钢型钢混凝土型钢混凝土拉区拉区钢钢压区压区混凝土混凝土类型类型1类型类型2类型类型3本章内容本章内容3组合组合梁梁的分类、形式的分类、形式梁梁拉区拉区钢钢压区压区混凝土混凝土类型类型141. 完全组合梁完全组合梁本课程主要学习的本课程主要学习的重点内容重点内容按按受力受力形式分类形式

2、分类2. 非组合梁非组合梁实际不是组合梁，工程中应用少。实际不是组合梁，工程中应用少。3. 部分组合梁部分组合梁了解了解5高层民用建筑钢结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98 弹性设计；弹性设计； 塑性设计。塑性设计。依据规范：依据规范：钢结构设计规范钢结构设计规范 GB500172003 仅有仅有塑性设计。塑性设计。6钢钢混凝土组合梁混凝土组合梁设计内容设计内容重点掌握重点掌握完全抗剪连接完全抗剪连接组合梁的设计方法；组合梁的设计方法；设设计计内内容容弹性弹性方法方法塑性塑性方法方法钢梁钢梁压区压区砼砼换换算算为为钢钢施工阶段施工阶段使用阶段使用阶段有无有无支撑支撑？短期

3、短期长期长期抗弯抗弯抗剪抗剪折算应力折算应力连接件连接件挠度挠度稳定稳定裂缝裂缝截面截面砼砼和和钢钢均均达达设计设计强度强度7 通过通过剪力连接件剪力连接件将混凝土将混凝土板板与钢与钢梁梁连接成连接成整体整体，形成钢与形成钢与混凝土组合梁混凝土组合梁。在这种组合梁中，混凝土与。在这种组合梁中，混凝土与钢梁共同受力，协调变形。这种组合梁能够充分的利钢梁共同受力，协调变形。这种组合梁能够充分的利用用钢材所具有的抗拉性能钢材所具有的抗拉性能和和混凝土所具有的抗压性能混凝土所具有的抗压性能，从而使这两种不同性能的材料得到从而使这两种不同性能的材料得到合理的利用合理的利用。 3.1概概述述8钢与混凝土组

4、合梁截面由钢梁、翼板钢与混凝土组合梁截面由钢梁、翼板(或加或加板托）和抗剪连接件等组成，见图板托）和抗剪连接件等组成，见图3.1.1。 3.1.1 钢钢-混凝土组合梁混凝土组合梁的组成的组成910（1）现浇钢筋混凝土翼缘板，见图）现浇钢筋混凝土翼缘板，见图3.1.2 1、翼缘板、翼缘板11（2）预制钢筋混凝土翼缘板，见图）预制钢筋混凝土翼缘板，见图3.1.3 12（3）压型钢板翼缘板（见图）压型钢板翼缘板（见图3.1.4）13组合梁中的钢梁截面一般有以下几种：组合梁中的钢梁截面一般有以下几种：（1）工字钢梁）工字钢梁 （2）箱形钢梁箱形钢梁（3）轻钢桁架及普通钢桁架梁）轻钢桁架及普通钢桁架梁

5、（4）蜂窝式梁）蜂窝式梁 2、钢梁、钢梁1415 为了保证板与钢梁上下结构有效的共同工作，为了保证板与钢梁上下结构有效的共同工作，必须在必须在交界面上设置抗剪连接件交界面上设置抗剪连接件。抗剪连结件的。抗剪连结件的形状应保证既能保证形状应保证既能保证抗剪滑移又能抵抗掀起抗剪滑移又能抵抗掀起力的力的作用作用。3、抗剪连接件、抗剪连接件16钢与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁抗剪抗剪连接件种类及示意图连接件种类及示意图17 由混凝土翼缘板与钢梁组成的组合梁，若两者由混凝土翼缘板与钢梁组成的组合梁，若两者交交界面上之间无连接措施时界面上之间无连接措施时，则在竖向荷载作用下，混凝，则在竖向荷载作用下，混凝

6、土翼缘板截面和钢梁的土翼缘板截面和钢梁的弯曲相互独立弯曲相互独立，见图，见图3.1.73.1.7各自有各自有中和轴。若忽略交界面上的摩擦力，交界面上仅有竖向中和轴。若忽略交界面上的摩擦力，交界面上仅有竖向压力，二者必然发生相对水平滑移错动。所以，其受弯压力，二者必然发生相对水平滑移错动。所以，其受弯承载力为混凝土板截面受弯承载力和钢梁截面受弯承载承载力为混凝土板截面受弯承载力和钢梁截面受弯承载力之和。这种梁成为力之和。这种梁成为非组合梁非组合梁。3.1.2 组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理非组合梁非组合梁183.1.2 组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理非组合梁非组合梁19 若若

7、在钢梁的上翼缘在钢梁的上翼缘设置设置足够的足够的抗剪连接件抗剪连接件并并深入混凝土板形成深入混凝土板形成整体整体，则可，则可阻止阻止混凝土板与钢混凝土板与钢梁之间产生的梁之间产生的相对滑移相对滑移，使二者的弯曲变形协调，使二者的弯曲变形协调，共同承担荷载作用，即共同承担荷载作用，即形成形成组合梁组合梁。 在荷载作用下，组合梁截面仅有一个中和轴，在荷载作用下，组合梁截面仅有一个中和轴，混凝土板混凝土板主要主要承受压力承受压力，钢梁钢梁主要主要承受拉力承受拉力。 3.1.2 组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理组合梁组合梁203.1.2 组合梁工作的基本原理组合梁工作的基本原理组合梁组合梁本课

8、程重点学习本课程重点学习组合梁组合梁21 组合梁截面组合梁截面分析方法分析方法有有弹性理论弹性理论方法和考虑截面塑方法和考虑截面塑性变形发展的性变形发展的塑性理论塑性理论计算方法。计算方法。 1、弹性理论弹性理论计算方法计算方法弹性理论计算方法就是材料力学方法。这种计算方弹性理论计算方法就是材料力学方法。这种计算方法法适合适合组合梁构件的组合梁构件的施工阶段计算施工阶段计算。 2、塑性理论塑性理论计算方法计算方法塑性理论计算方法塑性理论计算方法适用适用与计算承受静力荷载或间接与计算承受静力荷载或间接动力荷载作用下的组合梁截面计算。计算时考虑构件截动力荷载作用下的组合梁截面计算。计算时考虑构件截

9、面上的应力重分布。面上的应力重分布。 3.1.3 组合梁截面组合梁截面分析方法分析方法223.1.4 组合梁的组合梁的施工方法施工方法组合梁的组合梁的施工方法施工方法主要有以下两种：主要有以下两种： 1. 施工阶段组合梁下施工阶段组合梁下不设临时支撑不设临时支撑 对施工阶段不设临时支撑的组合梁，计算分析时应按对施工阶段不设临时支撑的组合梁，计算分析时应按两阶段两阶段考虑：考虑：（1）在施工阶段，）在施工阶段，即混凝土板的强度达到即混凝土板的强度达到75%以前，钢梁的自重、混凝土板的以前，钢梁的自重、混凝土板的自重和施工活荷载由钢梁承受，并按自重和施工活荷载由钢梁承受，并按钢结构设计规范钢结构设

10、计规范规定的方法计算；规定的方法计算；（2）在使用阶段，）在使用阶段，即当混凝土板的强度达到即当混凝土板的强度达到75%的设计强度后，用的设计强度后，用弹性理论弹性理论计计算承载力时，使用荷载和第二阶段增加的恒载由组合截面承受。用算承载力时，使用荷载和第二阶段增加的恒载由组合截面承受。用塑性理论方塑性理论方法计算时，则全部荷载由组合梁承受。法计算时，则全部荷载由组合梁承受。233.1.4 组合梁的组合梁的施工方法施工方法2. 施工阶段组合梁施工阶段组合梁下设临时支撑下设临时支撑 施工阶段在组合梁下施工阶段在组合梁下设置临时支撑设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小，临时支撑的数量根据

11、组合梁的跨度大小来确定，当跨度来确定，当跨度L大于大于7m时，支撑不应少于时，支撑不应少于3个，当跨度个，当跨度L小于小于7m时，可设置时，可设置12个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁组合梁不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设全部荷载均由组合梁承受。设置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁与混凝土板之间的相对滑移。与混凝土板之