第四章剪切连接件
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材料力学参赛课件 剪切与联接件的实用计算---教案
δ
b
δ
§8-2 铆接强度计算
一、简单铆接（搭接铆接）
F d F
1、剪切强度计算
FQ AQ d 4
2
=
FQ
≤[ ]
δ
2、挤压强度计算
bs
Fbs Fbs = ≤[ bs ] Abs d
F
δ
F
FN =F
{
δ
d b
F
3、拉伸强度计算 FN F 轴力：截面法 假定：正应力横截面上均布 名义拉应力： t 拉应力强度条件：
剪切与连接件的实用计算
参赛选手：****
• • • • • •
本章主要内容 强度计算的实用计算方法 搭接铆接（单剪） 对接铆接（双剪） 铆钉群连接 其它连接
§8-1 概述
一、工程实际中的连接与联接件 连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
1、螺栓连接；2、铆钉连接；3、销轴连接；4、键块连接； 5、焊接连接；6、榫齿连接；7、胶接连接等
F
F
ห้องสมุดไป่ตู้
F
δ
m m F
d F
δ
F
变形特点：沿作用力的方向（m-m截面） 发生错动，产生剪切变形，同时还伴有 其他变形。
§8-1 概述
F 一、工程实际中的连接与联接件 F 连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
二、受力与变形特点 受力特点：作用在部件两侧面上的外力 合力F大小相等，方向相反，作用线相 距很近。
F
F m m F
b
§8-2 铆接强度计算
一、简单铆接（搭接铆接） 用一个铆钉将两块钢板以搭接形式联接成一拉杆。 1、剪切强度计算 F d F FQ F 剪力：截面法 假定：切应力在剪切面上均布
b
δ
§8-2 铆接强度计算
一、简单铆接（搭接铆接）
F d F
1、剪切强度计算
FQ AQ d 4
2
=
FQ
≤[ ]
δ
2、挤压强度计算
bs
Fbs Fbs = ≤[ bs ] Abs d
F
δ
F
FN =F
{
δ
d b
F
3、拉伸强度计算 FN F 轴力：截面法 假定：正应力横截面上均布 名义拉应力： t 拉应力强度条件：
剪切与连接件的实用计算
参赛选手：****
• • • • • •
本章主要内容 强度计算的实用计算方法 搭接铆接（单剪） 对接铆接（双剪） 铆钉群连接 其它连接
§8-1 概述
一、工程实际中的连接与联接件 连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
1、螺栓连接；2、铆钉连接；3、销轴连接；4、键块连接； 5、焊接连接；6、榫齿连接；7、胶接连接等
F
F
ห้องสมุดไป่ตู้
F
δ
m m F
d F
δ
F
变形特点：沿作用力的方向（m-m截面） 发生错动，产生剪切变形，同时还伴有 其他变形。
§8-1 概述
F 一、工程实际中的连接与联接件 F 连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
二、受力与变形特点 受力特点：作用在部件两侧面上的外力 合力F大小相等，方向相反，作用线相 距很近。
F
F m m F
b
§8-2 铆接强度计算
一、简单铆接（搭接铆接） 用一个铆钉将两块钢板以搭接形式联接成一拉杆。 1、剪切强度计算 F d F FQ F 剪力：截面法 假定：切应力在剪切面上均布
连接件计算--剪切和挤压
寸为b×h×L=20 ×12 ×100mm，传递的扭转力偶矩Me=2kN.m
，键的许用切应力为[]= 60MPa ，许用挤压应力为[bs]=
100MPa.试校核键的强度。 Me F
h
Me h
l
b
d
解：(1) 键的受力分析如图
F
d 2
Me
F
2Me d
2 2 103 70 103
57kN
(2)校核剪切强度
t =10 mm，F = 90 kN，铆钉的许用应力是 [] =120 MPa，
[bS] =200 MPa，钢板的许用拉应力 []=160 MPa。 试校核铆钉
接头的强度。
t
t
F
F
t
F
F
b
t
F
F
F/4
F
b
F
F/4
剪切面
(1) 校核铆钉的剪切强度 每个铆钉受剪面上的剪力为
每个铆钉受力为 F/4
FS
F
m
m
F
剪切面
FS
m
m
F
3、强度条件
FS
A
[] 为材料的许用切应力
[ ] u
n
u - 剪切极限应力
n - 安全系数
F
m
m
m
F
剪切面
m
F
三、挤压的应力分析
螺栓与钢板相互接触 的侧面上，发生的彼 此间的局部承压现象，
称为挤压。
在接触面上的压力，
称为挤压力，并记为 F。
1、挤压力 F = FS
F 4
22.5kN
FS A
FS
d 2
4
112MPa
组合结构抗剪连接件讲解
7
1、抗剪连接件的作用、类型
抗剪连接件的主要作用是抵抗水平剪力和竖向的掀起力。 常用的抗剪连接件类型包括栓钉连接件、槽钢连接件、方钢连接件、
T型钢连接件和弯筋连接件等。 剪力连接件一般地可分为两类－刚性连接件（方钢、T型钢）和柔
性连接件（槽钢和栓钉）。刚性连接件容易引起其周围混凝土中较 高的应力集中，结果引起混凝土的压碎或者剪切破坏，有时也可引 起焊接破坏。柔性连接件的破坏形态较为协调一致。 共性：有限的变形能力；对混凝土施加集中梁中，交界面上钢与混凝土的粘结作用 很小，极易发生粘结破坏。为保证上下层结构有效的共 同工作，必须在交界面处设置抗剪连接件。抗剪连接件 的形状应保证既能抵抗剪切滑移有能抵抗掀起作用。
常用抗剪连接件类型：栓钉、槽钢、弯筋以及方钢和T 型钢等
6
1、抗剪连接件的作用、类型
与栓钉连接件类似，一般情况槽钢连接件的抗剪承载力随混凝土 强度的提高而提高，最后的破坏发生在混凝土上。当混凝土强度 较高时，槽钢抗剪连接件的抗剪能力不再随混凝土强度的提高而 增加，最后的破坏发生在槽钢。
若增大槽钢翼缘厚度，将会增大连接件根部混凝土的有效承压面 积而提高抗剪能力；若增大槽钢腹板厚度，会增加腹板抗弯刚度 和抗拉能力，从而提高抗剪承载力。
组合结构的性能取决于界面处剪应力的有效传递 钢－混凝土截面剪力传递：
化学粘结力（0-0.1N/mm2）; 摩擦力（摩擦系数：0.6） 剪力连接件承受 （1）纵向的剪力 （2）由于滑移和屈服，组合梁中板的弯矩对钢梁的弯矩之比沿长 度方向是变化的，同时板内的弯矩引起弯曲向上。因此剪力连接件 还受到向上的拉伸作用（掀起作用）；
对于钢－混凝土组合梁，但翼缘板采用压型钢板-混 凝土组合板的时候，栓钉所受到的力比较复杂，抗剪 承载力有所降低，因此应考虑相应的承载力计算的折 减系数。
1、抗剪连接件的作用、类型
抗剪连接件的主要作用是抵抗水平剪力和竖向的掀起力。 常用的抗剪连接件类型包括栓钉连接件、槽钢连接件、方钢连接件、
T型钢连接件和弯筋连接件等。 剪力连接件一般地可分为两类－刚性连接件（方钢、T型钢）和柔
性连接件（槽钢和栓钉）。刚性连接件容易引起其周围混凝土中较 高的应力集中，结果引起混凝土的压碎或者剪切破坏，有时也可引 起焊接破坏。柔性连接件的破坏形态较为协调一致。 共性：有限的变形能力；对混凝土施加集中梁中，交界面上钢与混凝土的粘结作用 很小，极易发生粘结破坏。为保证上下层结构有效的共 同工作，必须在交界面处设置抗剪连接件。抗剪连接件 的形状应保证既能抵抗剪切滑移有能抵抗掀起作用。
常用抗剪连接件类型：栓钉、槽钢、弯筋以及方钢和T 型钢等
6
1、抗剪连接件的作用、类型
与栓钉连接件类似，一般情况槽钢连接件的抗剪承载力随混凝土 强度的提高而提高，最后的破坏发生在混凝土上。当混凝土强度 较高时，槽钢抗剪连接件的抗剪能力不再随混凝土强度的提高而 增加，最后的破坏发生在槽钢。
若增大槽钢翼缘厚度，将会增大连接件根部混凝土的有效承压面 积而提高抗剪能力；若增大槽钢腹板厚度，会增加腹板抗弯刚度 和抗拉能力，从而提高抗剪承载力。
组合结构的性能取决于界面处剪应力的有效传递 钢－混凝土截面剪力传递：
化学粘结力（0-0.1N/mm2）; 摩擦力（摩擦系数：0.6） 剪力连接件承受 （1）纵向的剪力 （2）由于滑移和屈服，组合梁中板的弯矩对钢梁的弯矩之比沿长 度方向是变化的，同时板内的弯矩引起弯曲向上。因此剪力连接件 还受到向上的拉伸作用（掀起作用）；
对于钢－混凝土组合梁，但翼缘板采用压型钢板-混 凝土组合板的时候，栓钉所受到的力比较复杂，抗剪 承载力有所降低，因此应考虑相应的承载力计算的折 减系数。
剪切和联结
FQ2
FQ1
FQ2
FQ3
F 3
F 3
r2
r1
r3 F"Q3
FQ3
F'Q3
F'Q1
F"Q1 FQ1
FQ1
r1
FQ2 r2
FQ3 r3
FQi ri M
例：矩形截面(b×h=12cm×18cm)木质拉杆接头 如图所示。接头处尺寸a=h/3=6cm,l=12cm,材料的
容许拉应力[]=5MPa，容许挤压应力[bs]=10MPa， 容许切应力[]=2.5MPa，求容许拉力[F]。
●挤压应力bs
挤压应力的实用计算： 假设挤压应力在挤压面上均匀分布
bs
pbs Abs
●挤压的强度条件
bs
pbs Abs
bs
●挤压许用应力与拉压许用应力
bs 1.7 2.0
●承压面积的计算 ⑴承压面为平面
承压面
⑵承压面为曲面
F
承压面
键
轮
轴
F
例7：如图所示，已知：[]=0.6[]，求其d:h的合
P
t
P
P
d b
P
分析： （1）校核铆钉的剪切强度（假定每个铆 钉的受力情况一样）：
每个铆钉承担的力为：
P/3 铆钉的受剪情况：
单剪
P
t
P
P
d b
P
⑵校核主板与铆钉间的挤压强度 挤压力：
P/3
承压面面积： td
⑶校核主板的拉伸强度
主板的受力图:
F/3ห้องสมุดไป่ตู้
F/3
F
F/3
主板的轴力图：
FN 2F/3
F
工程力学章剪切
铆钉在接触面上产生变形
钢板的在接触面处的变形
挤压： 连接件和被连接件在接触面上压紧，在铆钉或 铆钉孔处因相互压紧而产生塑性变形;
挤压力：局部接触面上的总压力（外力）;
或者挤压面上传递的力。
挤压面：
两个构件之间相互接触的局部接触面，用 Abs 表示; 挤压面与外载荷垂直； 若接触面为平面， 挤压面的面积取接触面的面积；
螺栓的直径均为 d=10mm ，对称地分布在
D=80mm的圆周上，螺栓的许用剪应力 [? ] ? 60MPa
校核螺栓的强度。 M
M
（1）取联轴器的一个法兰盘和四只螺栓为研究对象进行受
力分析，设每一个螺栓的受力为F，则四只螺栓的受力与外
力偶M相平衡。 F
M
? M?0
F ? D?2? M
F ? M ? 1250 N 2D
取构件B和安全销为研究对象
? mO ? 0
，
QD ? m ? Pl
Q ? Pl ? 2 ? 1.2 ? 36.92KN
D 0.065
?
?
Q As
?
Q
?d 2
? ?u
4
d?
4Q ?
?? u
4 ? 36.92 ? 103
? ? 200 ? 106
? 0.0153 m ? 15.3
例4 凸缘联连轴器传递的力矩为 M=200Nm ，四只
板件的厚度分别为 t ? 8 mm 和 1.5t ? 12 mm 。牵引
力 P ? 15kN 。试校核插销的剪切强度。
分析插销受力 确定剪切面 计算内力
A? ?d2
4
Fs
?
P 2
? ? ?
?
Fs A
?
钢板的在接触面处的变形
挤压： 连接件和被连接件在接触面上压紧，在铆钉或 铆钉孔处因相互压紧而产生塑性变形;
挤压力：局部接触面上的总压力（外力）;
或者挤压面上传递的力。
挤压面：
两个构件之间相互接触的局部接触面，用 Abs 表示; 挤压面与外载荷垂直； 若接触面为平面， 挤压面的面积取接触面的面积；
螺栓的直径均为 d=10mm ，对称地分布在
D=80mm的圆周上，螺栓的许用剪应力 [? ] ? 60MPa
校核螺栓的强度。 M
M
（1）取联轴器的一个法兰盘和四只螺栓为研究对象进行受
力分析，设每一个螺栓的受力为F，则四只螺栓的受力与外
力偶M相平衡。 F
M
? M?0
F ? D?2? M
F ? M ? 1250 N 2D
取构件B和安全销为研究对象
? mO ? 0
，
QD ? m ? Pl
Q ? Pl ? 2 ? 1.2 ? 36.92KN
D 0.065
?
?
Q As
?
Q
?d 2
? ?u
4
d?
4Q ?
?? u
4 ? 36.92 ? 103
? ? 200 ? 106
? 0.0153 m ? 15.3
例4 凸缘联连轴器传递的力矩为 M=200Nm ，四只
板件的厚度分别为 t ? 8 mm 和 1.5t ? 12 mm 。牵引
力 P ? 15kN 。试校核插销的剪切强度。
分析插销受力 确定剪切面 计算内力
A? ?d2
4
Fs
?
P 2
? ? ?
?
Fs A
?
组合结构抗剪连接件讲解
与栓钉连接件类似，一般情况槽钢连接件的抗剪承载力随混凝土 强度的提高而提高，最后的破坏发生在混凝土上。当混凝土强度 较高时，槽钢抗剪连接件的抗剪能力不再随混凝土强度的提高而 增加，最后的破坏发生在槽钢。
若增大槽钢翼缘厚度，将会增大连接件根部混凝土的有效承压面 积而提高抗剪能力；若增大槽钢腹板厚度，会增加腹板抗弯刚度 和抗拉能力，从而提高抗剪承载力。
Nv 单个连接件的受剪承载力
23
5、抗剪连接件的布置
按弹性理论设计剪力连接件时候，其间距可根据 每个连接件承担的实际剪力来确定。实际工程中， 剪力连接件一般均匀布置。但剪力明显变化处， 应按剪力图布置
与 箍 筋 的 异 同 ？
24
6、抗剪连接件的其他性能
抗火性能 耐久性能 疲劳性能
Eurocode 4:
弯筋连接件一般为弯折筋被拉断；当直径20mm以上 时，则为混凝土劈裂破坏。
弯筋连接件承载力计算：
Nv Asb f y
Asb 弯筋的截面面积 fy 钢筋的抗拉强度设计值
21
3、单个抗剪连接件的承载力计算：方钢
当组合梁中的混凝土翼缘板混凝土标号很高，刚度很 大的时候，可采用块式连接件，如T形钢或方钢连接 件。
栓钉连接件计算：(长度和直径比为4)
Nv kAd Ec fc 0.7Ad fdu
混凝土控制
Ad 栓钉钉杆的截面面积 fdu 栓钉的极限抗拉强度 Ec 混凝土的弹性模量 fc 混凝土轴心抗压强度 k 经验系数，常用k 0.43
单个栓钉本身的受剪 承载力设计值
17
3、单个抗剪连接件的承载力计算：栓钉
栓钉顶部的下表面应比混凝土翼缘板底部钢筋高出30mm。 组合梁上翼缘为压型钢板组合楼板时，栓钉穿过压型钢板焊在钢
若增大槽钢翼缘厚度，将会增大连接件根部混凝土的有效承压面 积而提高抗剪能力；若增大槽钢腹板厚度，会增加腹板抗弯刚度 和抗拉能力，从而提高抗剪承载力。
Nv 单个连接件的受剪承载力
23
5、抗剪连接件的布置
按弹性理论设计剪力连接件时候，其间距可根据 每个连接件承担的实际剪力来确定。实际工程中， 剪力连接件一般均匀布置。但剪力明显变化处， 应按剪力图布置
与 箍 筋 的 异 同 ？
24
6、抗剪连接件的其他性能
抗火性能 耐久性能 疲劳性能
Eurocode 4:
弯筋连接件一般为弯折筋被拉断；当直径20mm以上 时，则为混凝土劈裂破坏。
弯筋连接件承载力计算：
Nv Asb f y
Asb 弯筋的截面面积 fy 钢筋的抗拉强度设计值
21
3、单个抗剪连接件的承载力计算：方钢
当组合梁中的混凝土翼缘板混凝土标号很高，刚度很 大的时候，可采用块式连接件，如T形钢或方钢连接 件。
栓钉连接件计算：(长度和直径比为4)
Nv kAd Ec fc 0.7Ad fdu
混凝土控制
Ad 栓钉钉杆的截面面积 fdu 栓钉的极限抗拉强度 Ec 混凝土的弹性模量 fc 混凝土轴心抗压强度 k 经验系数，常用k 0.43
单个栓钉本身的受剪 承载力设计值
17
3、单个抗剪连接件的承载力计算：栓钉
栓钉顶部的下表面应比混凝土翼缘板底部钢筋高出30mm。 组合梁上翼缘为压型钢板组合楼板时，栓钉穿过压型钢板焊在钢
材料力学基本第四章 连接件的剪切与挤压强度工程计算
2 fx /
2
2
2 fz
3 ffw
可得角焊缝计算的基本公式为
2 3
(
2 fx
2 fy
fx
fy
)
2 fz
ffw
➢仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) ffw
➢仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) f ffw
➢同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
相互作用面。此处为半个圆柱面。
挤压力Fbs:联接件与被连接件之间的相 互作用力。此处Fbs=F。
如果挤压力过大，联接件或被联接件在挤压面附近产 生明显的塑性变形，使联接件被压扁或钉孔称为长圆形， 造成联接松动。称为挤压破坏。
在有些情况下，构件在剪切破坏之前可能首先发生 挤压破坏，所以需要建立挤压强度条件。
钢板
d
冲模
解：剪切面是钢板内被冲头冲出
的圆柱体的侧面:
A dt
t
冲孔所需要的冲剪力：
F A 0
故
F
剪切面
A
F
0
400 103 300
1.33103 mm
1.33 103
t
12.46mm
d
4.2 焊缝强度的剪切假定计算
剪切强度条件 =FQ/A[]=b/n
一、角焊缝强度计算
（一）角焊缝强度计算公式
Fbs Abs
F /2
b
[ bs ]
F 10mm 2b[ bs ]
例题3
已知外载集度p=2MPa, 角钢厚t=12mm, 长 L=150mm, 宽b=60mm， 螺栓直径 d=15mm. 许用切应力为 [ ] 70MPa，许用挤压应力
4第四章钢与混凝土组合梁
第四章
钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。 组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。 对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图 4.1 ）。如果使 两者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼 缘而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大 提高了（图4.2） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。钢梁可以用轧制型钢或 焊接型钢，例如工字钢、槽钢。槽钢经常用作楼盖、平台或阳台的边梁 （见图4.3），可以获得平整的外表面。
（4）组合梁在施工阶段的承载力计算 1）钢梁的受弯承载力 在弯矩 M x 作用下，钢梁的正应力应满足
Mx f xWnx
（4.9）
在弯矩 M x和 M y 共同作用下，钢梁的正应力应满足
My Mx f xWnx yWny
（4.10）
M y —分别为绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截 其中 M x 、 面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；
（2）荷载短期效应设计时用的截面特征计算：
1）钢梁的截面特征 钢梁截面积
A bt tt bbtb hwtw
（4.2）
钢梁中和轴至钢梁顶面的距离
0.5bt tt2 hwtw (0.5hw tt ) bbtb (tt hw 0.5tb ) yt A
钢梁中和轴至钢梁底面的距离
混凝土翼缘的有效宽度be可按下式计算 ：
钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。 组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。 对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图 4.1 ）。如果使 两者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼 缘而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大 提高了（图4.2） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。钢梁可以用轧制型钢或 焊接型钢，例如工字钢、槽钢。槽钢经常用作楼盖、平台或阳台的边梁 （见图4.3），可以获得平整的外表面。
（4）组合梁在施工阶段的承载力计算 1）钢梁的受弯承载力 在弯矩 M x 作用下，钢梁的正应力应满足
Mx f xWnx
（4.9）
在弯矩 M x和 M y 共同作用下，钢梁的正应力应满足
My Mx f xWnx yWny
（4.10）
M y —分别为绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截 其中 M x 、 面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；
（2）荷载短期效应设计时用的截面特征计算：
1）钢梁的截面特征 钢梁截面积
A bt tt bbtb hwtw
（4.2）
钢梁中和轴至钢梁顶面的距离
0.5bt tt2 hwtw (0.5hw tt ) bbtb (tt hw 0.5tb ) yt A
钢梁中和轴至钢梁底面的距离
混凝土翼缘的有效宽度be可按下式计算 ：
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连接件的布置具有方向性： 连接件的布置具有方向性： 连接件的设置方向与受力方向有关， 连接件的设置方向与受力方向有关，主要是出 于以下考虑： 于以下考虑： 1.型钢肢尖不宜迎向压力方向 型钢肢尖不宜迎向压力方向， 1.型钢肢尖不宜迎向压力方向，以免混凝土受 霹雳破坏。 霹雳破坏。 2.有利于抵抗掀起 有利于抵抗掀起。 2.有利于抵抗掀起。 3.弯筋倾斜方向应顺向受力方向 弯筋倾斜方向应顺向受力方向。 3.弯筋倾斜方向应顺向受力方向。
Nv = 0.43Ad Ec fc ≤ 0.7Ad fdu
Ec——混凝土的弹性模量； Ec——混凝土的弹性模量； ——混凝土的弹性模量 ——栓钉杆截面面积 栓钉杆截面面积； Ad——栓钉杆截面面积； 栓钉极限抗拉强度设计值； >520N／ fdu—— 栓钉极限抗拉强度设计值；当fdu >520N／ fdu＝520N／ mm2时，取fdu＝520N／mm2 fc—混凝土的轴心抗压强度。 fc—混凝土的轴心抗压强度。
(3)弯筋连接件 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的HPB235 12mm 级钢筋，弯起角度宜为45 45度 级钢筋，弯起角度宜为45度，弯折方向应与板中纵 向水平剪应力的方向一致，并成对设置。 向水平剪应力的方向一致，并成对设置。沿梁轴线 方向的间距不小于0 7hc1(hc1为混凝土板厚度 为混凝土板厚度) 方向的间距不小于0．7hc1(hc1为混凝土板厚度)， 且不大于2倍的板厚； 且不大于2倍的板厚；弯筋连接件的长度不小于其直 径的30 30倍 从弯起点算起的长度不小于其直径的25 径的30倍，从弯起点算起的长度不小于其直径的25 其中，水平段的长度不小于其直径的10 10倍 倍，其中，水平段的长度不小于其直径的10倍(光面 钢筋应加弯钩) 所示。 钢筋应加弯钩)，如图 所示。弯筋连接件与钢梁连 接的双侧焊缝长度为4d(HRB335级钢筋) 4d(HRB335级钢筋 接的双侧焊缝长度为4d(HRB335级钢筋)或5d(HPB235 级钢筋) 级钢筋)。
V
∏ I sc
i
S ui
3.连续组合梁 连续组合梁 负弯矩区， 负弯矩区，不考虑混凝土徐变 施工时钢梁下设临时支撑： 施工时钢梁下设临时支撑：
施工时钢梁下不设临时支撑： 施工时钢梁下不设临时支撑：
Vi S st Vil = vil ui = ui I ss
V ∏ i I ss S st ui
V il = v il u i =
v
il
=
V I
I
S
SC
C
考虑混凝土的徐变时： 考虑混凝土的徐变时：
v il = V gi S cc I
c sc
il
+
V qi S c I sc
V 由于计算处连接件的间距为ui，所以该连接件 由于计算处连接件的间距为u 承受的纵向剪力 V il 为：
V il
ViS c = v il u i = ui I sc
谢 谢
一、计算截面处叠合面上纵向剪力的确定 1.施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁 施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁（ 1.施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁（按一 个阶段考虑） 研究对象： 个阶段考虑） 研究对象：组合梁 由剪应力双生互等定理， 由剪应力双生互等定理，梁中任一点的纵向剪 应力等于该点所在截面的竖向剪应力。 应力等于该点所在截面的竖向剪应力。假定在组合 梁第i个连接件处，连接件间距为u 梁第i个连接件处，连接件间距为ui，荷载引起的竖 向剪力为Vi 由材料力学可知， Vi， 向剪力为Vi，由材料力学可知，叠合面上该处单位 长度上的纵向剪力v 长度上的纵向剪力vil为：
二、剪力连接件的布置
•
由剪应力双生互等定理， 由剪应力双生互等定理，梁中任一点的纵向 剪应力等于该点所在截面的竖向剪应力。因此， 剪应力等于该点所在截面的竖向剪应力。因此， 交界面上纵向剪力的分布与梁的剪力图相似。 交界面上纵向剪力的分布与梁的剪力图相似。由 于剪力的不断变化， 于剪力的不断变化，所以连接件的布置间距就得 不断变化，这给施工带来困难。实际应用中， 不断变化，这给施工带来困难。实际应用中，一 般将梁的剪力图分成 个区段， 般将梁的剪力图分成 n个区段，每个区段的连接 件间距相等。 件间距相等。
2、槽钢连接件
• 影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素有混凝土 影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素有混凝土 主要因素 强度、槽钢强度及几何尺寸。 强度 、 槽钢强度及几何尺寸 。 单个槽钢连接件的 受剪承载力按下式计算： 受剪承载力按下式计算：
Nv = 0.26(t f + 0.5tw)lc Ec fc
A vi ni = n Av
完全剪切连接和部分剪切连接
1．一般要求 抗剪连接件作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 a.抗剪连接件作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 b.设置抗剪连接件的一般要求是 设置抗剪连接件的一般要求是： b.设置抗剪连接件的一般要求是：连接件的抗掀起力作用 如栓钉头部的底面)高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm 30mm； 面(如栓钉头部的底面)高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm； c.当设置板托时 当设置板托时， c.当设置板托时，板托中横向钢筋距连接件顶面位置应不 小于40mm 连接件上部混凝土保护层厚度不小于15mm 40mm。 15mm； 小于40mm。连接件上部混凝土保护层厚度不小于15mm； d.连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板 连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板( d.连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板(包括 板托)厚度的4 板托)厚度的4倍； e.连接件外侧边缘至钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于 e.连接件外侧边缘至钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于 20mm，当有托座时不应小于40mm 40mm。 20mm，当有托座时不应小于40mm。
c 考虑混凝土徐变时： 考虑混凝土徐变时： V gi S c V qi S c + )u i V il = v il u i = ( c I sc I sc
2.施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁： 施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁： 施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁
V il = v il u i =
t——槽钢翼缘的平均厚度； ——槽钢翼缘的平均厚度； 槽钢翼缘的平均厚度 tw——槽钢腹板厚度； ——槽钢腹板厚度 tw——槽钢腹板厚度； lc——槽钢的长度。 ——槽钢的长度 lc——槽钢的长度。 槽钢连接件通过肢尖肢 背两条通长角焊缝与钢梁连接， 背两条通长角焊缝与钢梁连接，角焊缝按承受该 连接件的抗剪承载力设计值进行计算。 连接件的抗剪承载力设计值进行计算。
栓钉连接件破坏形态
• (1)连接件受剪受拉破坏 • 一般在混凝土强度等级比较高的情况 下发生。 这时， 下发生 。 这时 ， 连接件的承载力与混凝土 无关， 取决于连接件的类型及材质。 无关 ， 取决于连接件的类型及材质 。 这种 破坏也包括焊缝破坏。 破坏也包括焊缝破坏。 • (2)连接件附近混凝土破坏 • 栓钉连接件的承压应力在底部最大， 栓钉连接件的承压应力在底部最大， 沿高度逐渐减小， 沿高度逐渐减小，当接近顶部时承压应力 开始反向，如图。破坏特征表现为栓钉前 开始反向，如图。破坏特征表现为栓钉前 方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。 方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。
• (1)栓钉连接件 • 栓钉是采用自动栓钉焊接机焊接于钢梁翼缘 上的，各个方向具有相同的强度和刚度， 上的 ， 各个方向具有相同的强度和刚度 ， 不影响 混凝土板中钢筋的布置。焊接时使用配件瓷环， 混凝土板中钢筋的布置 。 焊接时使用配件瓷环 ， 在自动拉弧焊接的过程中能隔气保温，挡光， 在自动拉弧焊接的过程中能隔气保温 ， 挡光 ， 防 止熔液飞溅。 止熔液飞溅。 • 栓钉连接件的公称直径有8mm，10mm，13mm， 栓钉连接件的公称直径有8mm，10mm，13mm， mm mm 16mm 19mm 22mm 常用的为后四种。 mm， mm及 mm， 16mm ， 19mm 及 22mm ， 常用的为后四种 。 栓钉沿梁 轴线方向的间距不应小于焊杆直径的6 轴线方向的间距不应小于焊杆直径的6倍；垂直于 梁轴线方向的间距不应小于焊杆直径的4 梁轴线方向的间距不应小于焊杆直径的4倍。
(2)槽钢连接件 当栓钉的抗剪能力不满足要求或者不具备栓钉焊 接设备时，可采用槽钢连接件 如图) 槽钢连接件( 接设备时，可采用槽钢连接件(如图)。槽钢连接件一 般采用Q235钢轧制的[8 Q235钢轧制的[8、 [10、[12等小型槽钢 等小型槽钢， 般采用Q235钢轧制的[8、 [10、[12等小型槽钢，其 长度不能超过钢梁翼缘宽度减去50mm后的值。 50mm后的值 长度不能超过钢梁翼缘宽度减去50mm后的值。槽钢连 接件翼缘肢尖方向应与混凝土板中水平剪应力的方向 一致，并仅在槽钢下翼缘根部和趾部( 一致，并仅在槽钢下翼缘根部和趾部(即垂直于钢梁 的方向)与钢梁焊接，角焊尺寸根据计算确定， 的方向)与钢梁焊接，角焊尺寸根据计算确定，但不 小于5mm 为减少钢梁上翼缘的焊接变形， 5mm。 小于5mm。为减少钢梁上翼缘的焊接变形，平行于钢 梁的方向不需施焊。 梁的方向不需施焊。
采用压型钢板的组合楼盖中，栓钉直径不宜大于19mm， 采用压型钢板的组合楼盖中，栓钉直径不宜大于19mm，混 19mm 凝土凸肋宽度b 不小于焊杆直径的2 如图，hs为混凝 凝土凸肋宽度b0不小于焊杆直径的2.5倍(如图，hs为混凝 土凸肋高度) 以保证栓钉焊穿压型钢板(板厚度在1 土凸肋高度 ) ， 以保证栓钉焊穿压型钢板( 板厚度在1.6mm 以下) 安装后栓钉高度hd应符合(hs+30) hd≤(hs+75 hd应符合 (hs+30 75) 以下 ) ， 安装后栓钉高度 hd 应符合 (hs+30)≤hd≤(hs+75) 的要求。筋连接件的受剪承载力按下式计算： 单个弯筋连接件的受剪承载力按下式计算：
Nv = 0.43Ad Ec fc ≤ 0.7Ad fdu
Ec——混凝土的弹性模量； Ec——混凝土的弹性模量； ——混凝土的弹性模量 ——栓钉杆截面面积 栓钉杆截面面积； Ad——栓钉杆截面面积； 栓钉极限抗拉强度设计值； >520N／ fdu—— 栓钉极限抗拉强度设计值；当fdu >520N／ fdu＝520N／ mm2时，取fdu＝520N／mm2 fc—混凝土的轴心抗压强度。 fc—混凝土的轴心抗压强度。
(3)弯筋连接件 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的HPB235 12mm 级钢筋，弯起角度宜为45 45度 级钢筋，弯起角度宜为45度，弯折方向应与板中纵 向水平剪应力的方向一致，并成对设置。 向水平剪应力的方向一致，并成对设置。沿梁轴线 方向的间距不小于0 7hc1(hc1为混凝土板厚度 为混凝土板厚度) 方向的间距不小于0．7hc1(hc1为混凝土板厚度)， 且不大于2倍的板厚； 且不大于2倍的板厚；弯筋连接件的长度不小于其直 径的30 30倍 从弯起点算起的长度不小于其直径的25 径的30倍，从弯起点算起的长度不小于其直径的25 其中，水平段的长度不小于其直径的10 10倍 倍，其中，水平段的长度不小于其直径的10倍(光面 钢筋应加弯钩) 所示。 钢筋应加弯钩)，如图 所示。弯筋连接件与钢梁连 接的双侧焊缝长度为4d(HRB335级钢筋) 4d(HRB335级钢筋 接的双侧焊缝长度为4d(HRB335级钢筋)或5d(HPB235 级钢筋) 级钢筋)。
V
∏ I sc
i
S ui
3.连续组合梁 连续组合梁 负弯矩区， 负弯矩区，不考虑混凝土徐变 施工时钢梁下设临时支撑： 施工时钢梁下设临时支撑：
施工时钢梁下不设临时支撑： 施工时钢梁下不设临时支撑：
Vi S st Vil = vil ui = ui I ss
V ∏ i I ss S st ui
V il = v il u i =
v
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V I
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S
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考虑混凝土的徐变时： 考虑混凝土的徐变时：
v il = V gi S cc I
c sc
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+
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V 由于计算处连接件的间距为ui，所以该连接件 由于计算处连接件的间距为u 承受的纵向剪力 V il 为：
V il
ViS c = v il u i = ui I sc
谢 谢
一、计算截面处叠合面上纵向剪力的确定 1.施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁 施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁（ 1.施工时钢梁下设临时支撑的简支组合梁（按一 个阶段考虑） 研究对象： 个阶段考虑） 研究对象：组合梁 由剪应力双生互等定理， 由剪应力双生互等定理，梁中任一点的纵向剪 应力等于该点所在截面的竖向剪应力。 应力等于该点所在截面的竖向剪应力。假定在组合 梁第i个连接件处，连接件间距为u 梁第i个连接件处，连接件间距为ui，荷载引起的竖 向剪力为Vi 由材料力学可知， Vi， 向剪力为Vi，由材料力学可知，叠合面上该处单位 长度上的纵向剪力v 长度上的纵向剪力vil为：
二、剪力连接件的布置
•
由剪应力双生互等定理， 由剪应力双生互等定理，梁中任一点的纵向 剪应力等于该点所在截面的竖向剪应力。因此， 剪应力等于该点所在截面的竖向剪应力。因此， 交界面上纵向剪力的分布与梁的剪力图相似。 交界面上纵向剪力的分布与梁的剪力图相似。由 于剪力的不断变化， 于剪力的不断变化，所以连接件的布置间距就得 不断变化，这给施工带来困难。实际应用中， 不断变化，这给施工带来困难。实际应用中，一 般将梁的剪力图分成 个区段， 般将梁的剪力图分成 n个区段，每个区段的连接 件间距相等。 件间距相等。
2、槽钢连接件
• 影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素有混凝土 影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素有混凝土 主要因素 强度、槽钢强度及几何尺寸。 强度 、 槽钢强度及几何尺寸 。 单个槽钢连接件的 受剪承载力按下式计算： 受剪承载力按下式计算：
Nv = 0.26(t f + 0.5tw)lc Ec fc
A vi ni = n Av
完全剪切连接和部分剪切连接
1．一般要求 抗剪连接件作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 a.抗剪连接件作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 b.设置抗剪连接件的一般要求是 设置抗剪连接件的一般要求是： b.设置抗剪连接件的一般要求是：连接件的抗掀起力作用 如栓钉头部的底面)高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm 30mm； 面(如栓钉头部的底面)高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm； c.当设置板托时 当设置板托时， c.当设置板托时，板托中横向钢筋距连接件顶面位置应不 小于40mm 连接件上部混凝土保护层厚度不小于15mm 40mm。 15mm； 小于40mm。连接件上部混凝土保护层厚度不小于15mm； d.连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板 连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板( d.连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼缘板(包括 板托)厚度的4 板托)厚度的4倍； e.连接件外侧边缘至钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于 e.连接件外侧边缘至钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于 20mm，当有托座时不应小于40mm 40mm。 20mm，当有托座时不应小于40mm。
c 考虑混凝土徐变时： 考虑混凝土徐变时： V gi S c V qi S c + )u i V il = v il u i = ( c I sc I sc
2.施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁： 施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁： 施工时钢梁下不设临时支撑的简支组合梁
V il = v il u i =
t——槽钢翼缘的平均厚度； ——槽钢翼缘的平均厚度； 槽钢翼缘的平均厚度 tw——槽钢腹板厚度； ——槽钢腹板厚度 tw——槽钢腹板厚度； lc——槽钢的长度。 ——槽钢的长度 lc——槽钢的长度。 槽钢连接件通过肢尖肢 背两条通长角焊缝与钢梁连接， 背两条通长角焊缝与钢梁连接，角焊缝按承受该 连接件的抗剪承载力设计值进行计算。 连接件的抗剪承载力设计值进行计算。
栓钉连接件破坏形态
• (1)连接件受剪受拉破坏 • 一般在混凝土强度等级比较高的情况 下发生。 这时， 下发生 。 这时 ， 连接件的承载力与混凝土 无关， 取决于连接件的类型及材质。 无关 ， 取决于连接件的类型及材质 。 这种 破坏也包括焊缝破坏。 破坏也包括焊缝破坏。 • (2)连接件附近混凝土破坏 • 栓钉连接件的承压应力在底部最大， 栓钉连接件的承压应力在底部最大， 沿高度逐渐减小， 沿高度逐渐减小，当接近顶部时承压应力 开始反向，如图。破坏特征表现为栓钉前 开始反向，如图。破坏特征表现为栓钉前 方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。 方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。
• (1)栓钉连接件 • 栓钉是采用自动栓钉焊接机焊接于钢梁翼缘 上的，各个方向具有相同的强度和刚度， 上的 ， 各个方向具有相同的强度和刚度 ， 不影响 混凝土板中钢筋的布置。焊接时使用配件瓷环， 混凝土板中钢筋的布置 。 焊接时使用配件瓷环 ， 在自动拉弧焊接的过程中能隔气保温，挡光， 在自动拉弧焊接的过程中能隔气保温 ， 挡光 ， 防 止熔液飞溅。 止熔液飞溅。 • 栓钉连接件的公称直径有8mm，10mm，13mm， 栓钉连接件的公称直径有8mm，10mm，13mm， mm mm 16mm 19mm 22mm 常用的为后四种。 mm， mm及 mm， 16mm ， 19mm 及 22mm ， 常用的为后四种 。 栓钉沿梁 轴线方向的间距不应小于焊杆直径的6 轴线方向的间距不应小于焊杆直径的6倍；垂直于 梁轴线方向的间距不应小于焊杆直径的4 梁轴线方向的间距不应小于焊杆直径的4倍。
(2)槽钢连接件 当栓钉的抗剪能力不满足要求或者不具备栓钉焊 接设备时，可采用槽钢连接件 如图) 槽钢连接件( 接设备时，可采用槽钢连接件(如图)。槽钢连接件一 般采用Q235钢轧制的[8 Q235钢轧制的[8、 [10、[12等小型槽钢 等小型槽钢， 般采用Q235钢轧制的[8、 [10、[12等小型槽钢，其 长度不能超过钢梁翼缘宽度减去50mm后的值。 50mm后的值 长度不能超过钢梁翼缘宽度减去50mm后的值。槽钢连 接件翼缘肢尖方向应与混凝土板中水平剪应力的方向 一致，并仅在槽钢下翼缘根部和趾部( 一致，并仅在槽钢下翼缘根部和趾部(即垂直于钢梁 的方向)与钢梁焊接，角焊尺寸根据计算确定， 的方向)与钢梁焊接，角焊尺寸根据计算确定，但不 小于5mm 为减少钢梁上翼缘的焊接变形， 5mm。 小于5mm。为减少钢梁上翼缘的焊接变形，平行于钢 梁的方向不需施焊。 梁的方向不需施焊。
采用压型钢板的组合楼盖中，栓钉直径不宜大于19mm， 采用压型钢板的组合楼盖中，栓钉直径不宜大于19mm，混 19mm 凝土凸肋宽度b 不小于焊杆直径的2 如图，hs为混凝 凝土凸肋宽度b0不小于焊杆直径的2.5倍(如图，hs为混凝 土凸肋高度) 以保证栓钉焊穿压型钢板(板厚度在1 土凸肋高度 ) ， 以保证栓钉焊穿压型钢板( 板厚度在1.6mm 以下) 安装后栓钉高度hd应符合(hs+30) hd≤(hs+75 hd应符合 (hs+30 75) 以下 ) ， 安装后栓钉高度 hd 应符合 (hs+30)≤hd≤(hs+75) 的要求。筋连接件的受剪承载力按下式计算： 单个弯筋连接件的受剪承载力按下式计算：