组合梁设计

件的类型及材质。这种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，沿高度逐渐减小，当接近顶部时承 压应力开始反向。前方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。
栓钉连接件破坏：以混凝土板劈裂最为常见，混凝土板中在连接 件受力方向形成宏观纵向裂缝，在垂直方向形成宏观横向裂缝。此类 破坏时连接件的承载力取决于混凝土的强度等级及品种。
槽钢连接件
（3）弯筋连接件 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的HPB235级钢筋，弯起角度宜
为45°，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。沿 梁轴线方向的间距不小于0.7hc1，（hc1为混凝土板厚度），且不大于2hc1； 弯筋连接件的长度不小于其直径的30倍，从弯起点算起的长度不小于直径 的25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 钢）。弯筋连接件与钢梁连接的双侧焊缝长度为4d（HRB335级钢筋）或 5d（HPB235级钢筋）。
抗剪连接件设计 抗剪连接件形式
一.构造要求
1.一般要求
➢抗剪连接件的作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 ➢设置抗剪连接件的一般要求是：连接件的抗掀起作用面（如栓钉头部的 底面）高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm。连接件上部混凝土保护 层厚度不小于15mm；连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼 缘板厚度的4倍；连接件的外侧边缘至钢梁缘边缘之间的距离不应小于 20mm，当有托座时不应小于40mm。
弯筋连接件
二.受力性能 1.荷载-滑移曲线
➢推出试验。国际上以推出试验作为连接件的标准试验，图为常用的（欧 洲钢结构协会（ECCS））1981年公布）连接件推出试验标准试件，同 时规定了试验要求。 ➢梁式试验。能较好反映连接件的组合梁中的受力变形性能，但试验较为 复杂。
推出试验标准试件
➢荷载-滑移曲线（P-s）。初始受力阶段（A点以前），关系近似于直线，
力工作的，所以钢与混凝土界面上由抗剪连接件提供的实际抗剪承载力按 连接件的承载力计算。
因此，b-b及c-c受剪界面承担的纵向剪力等于连接件传递的剪力。按单
位梁长计算为： Vl,1 v
二.单位梁长界面受剪极限承载力
根据试验研究，单位梁长界面受剪极限承载力可按下式计算：
Vl,1u 0.9bvl 0.8Ae f yv
Nv 0.26(t f 0.5tw )lc Ec fc
3.弯筋连接件
单个弯筋连接件的受剪承载力按下式计算：
Nv Asb f
Asb——弯筋的截面面积；
四.抗剪连接件的数量和布置
完全抗剪连接组合梁的抗剪连接件设计应保证梁截面在达到
受弯承载力之前，交界面不发生连接件的受剪破坏。因此，最
大弯矩截面至零弯截面之间区段（剪跨区）内的连接件数量按
单根栓钉受剪承载力计算公式如下：
Nv kAd Ec fc 0.7Ad f
式中 Ad——栓钉钉杆的截面积； f——栓钉的极限抗拉强度设计值； EC ——混凝土的弹性模量； fc ——混凝土的轴心抗压强度； k——由试验研究确定的经验系数，其值与栓钉的高度和直径的比值有关。
当hd/d≥4.2时（常见情况），取k=0.43；当hd/d=3.0时，取k=0.33；当在
为弹性受力阶段；当荷载到极限荷载的50%左右时，关系曲线明显弯曲， 滑移增加较快，连接件处于弹塑性受力阶段；接近极限荷载时，关系曲 线趋于水平，为塑性受力阶段。槽钢连接件的荷载-滑移关系曲线在极限 荷载后有一下降段。
剪力—滑移曲线
2.抗剪连接的破坏形态
（1）连接件受剪受拉破坏 混凝土强度等级比较高时，连接件的承载力与混凝土无关，取决于连接
3.0~4.2之间时，进行线性插入。 式中不等号右边表示单个栓钉本身的受剪承载力设计值，考虑到栓钉受
到周围混凝土的约束，其抗剪强度有所提高，故取栓钉的抗剪强度为抗拉强 度的70%。
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：
三、钢梁的截面形式
组合梁中钢梁的截面形式多样，如图所示。
组合梁中钢梁的截面形式
组合梁受剪承载力
混凝土翼缘板及其托 板的纵向最不利受剪界 面有两种类型：一是穿 过整个板厚的竖向受剪 界面a-a；二是围绕抗剪 连接件周边的受剪界面 b-b（无板托）和c-c （有板托）。
一.单位梁长受剪界面的纵向剪力
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。
非组合梁截面应力 组合梁截面应力
二、组合梁的优缺点
当楼层采用钢筋混凝土板和钢梁时，宜按钢-混凝土组合梁结构设计。
钢-混凝土组合梁是指通过抗剪连接件将钢梁和混凝土板连成整体的横向
承重构件。
（1）组合梁截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，充分发挥材料特性， 承载力高。承载力相同时，比非组合梁节约钢材达15%-25%。 （2）混凝土板参加梁的工作，梁的刚度增大。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，提高了稳定性。 改善了钢梁受压区的受力状态，增强抗疲劳性能。
栓钉连接件的布置要求
采用压型钢板的组合楼盖中，栓钉直径不宜大于19mm。安装后
栓钉高度 hd应符合 (hs 30) hd的要(h求s 。75)
（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（图）。槽钢连接件一般采用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。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，并仅在槽刚下翼缘根部 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，但 不小于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。
下式计算：
n Vl Nv
承受负弯矩作用区，由于混凝土翼缘板的开裂，连接件的承载力有所
降低。一般取降低系数β=0.85.
n Vl
NV
2.各种抗剪连接件的构造要求
（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，不影响混凝土板中钢筋的布置。 栓钉连接件的公称直径有8mm，10mm，13mm，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倍；垂直于梁轴线方向的间距不应小于焊杆直径的4倍。
钢-混凝土组合结构
概述
一、组合梁概述
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）。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） 。
① 单位梁长a-a受剪界面的纵向剪力取以下二式中的较大值：
Vl ,1
v
b1 be
Vl ,1
v
b2 be
其中，v=nsNv/s ,为钢与混凝土界面单位梁长上由抗剪连接件提供的实际抗
剪承载力（N/mm）
②b-b及c-c受剪界面承担的纵向剪力 在按塑性理论设计的完全抗剪连接组合梁中，抗剪连接件基本上是满应
（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）在钢梁上便于焊接托架或牛腿，供支撑室内管线用，不需埋设预埋 件。
钢-混凝土组合梁的主要缺陷是钢材易于锈蚀及防火性能不如钢筋混凝土。 解决钢材锈蚀问题：①采用低合金钢材，这种钢材表面锈蚀后可形成保护 层，阻断锈蚀继续向内部发展；②采用高质量的防锈蚀油漆。
三.单个抗剪连接件承载力 1.栓钉连接件
组合梁中的栓钉连接件主要承受侧压力，一般情况下掀起作用在栓 钉中产生的拉力很小，可以忽略不计，因此栓钉承载力可按纯剪受力模 型计算。当栓钉中的拉力不可忽略时，可按拉、剪组合作用计算。
栓钉除承受剪切作用外，其根部混凝土承受局部压力，因此混凝土的 强度和变形对栓钉受剪承载力也有影响。当混凝土立方体强度 fcu<35N/mm2时，单根栓钉的受剪承载力与栓钉截面积、混凝土轴心抗压 强度和弹性模量有关。当混凝土强度fcu≥35N/mm2时，栓钉的最大受剪承 载力取决于检钉的抗剪能力。