钢与混凝土组合梁的应用实例
钢-混凝土组合梁在重庆国际会展中心工程中的应用
力筋经 弯折 后须具 有足 够 的延性 ，即预 应 力筋 必须 满
足 一定 的拉 断延 伸率 的要求 。 因此 ， 折线 先张法 预应 力 混 凝 土 梁 中 的钢绞 线 的弯折 角建 议 在 ｌ 。 内较 为合 ０以
适 ， 采用 多折点 弯折 ， 或 但各 弯折 点 的弯折 角度均 应小 于 １ 。 在 弯折一 定角 度范 围 内（ ～ ３ ）钢 绞线 延伸 率 ０。 ０ １。 ，
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｇ ｔｅ ｐ ｌ ａｉｎ ｆ ｈ Ｃｈ ｎ ｑｎ Ｉｔｒ ａｉｎ ｌ ｓｒ ｃ ： ｒ ｕ ｈ ｈ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｔｅ ｃ ｏ ｏ ｇ ｉｇ ｎｅ ｎ ｔ ａ Ｃｏ ｖ ｎｉｎ ｎ Ｅｘ ｉ ｉ ｏ Ｃｅ ｔｒ ｎ ｏ ｎ ｅ ｔ ａ ｄ ｏ ｈ ｂｔ ｎ ｉ ｎ ｅ ｉ
第 ４ 卷第 ｔ １ ２期 ２ １ ０ ０年 １ ２月
Ｖ０ ． １ １ Ｎｏ １ ４ ．２ Ｄ ｃ ０１ ｅ ．２ ０
建
筑
技
术
Ａｒ ｈｉｅ ｔ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｖ ｃ ｔ ｃｕｒ ｃ ｏｏｚ
钢 一 凝 土 组 合 梁在 重庆 国 际会 展 中心 混 工 程 中的应 用
的下降程 度 与弯折 角 呈线性 关系 。 驻 马 店一 桐 柏 高 速公 路 淮 河 桥 工程 中 ，５ ３ ｍ跨折 线 配束 先 张预 应 力钢 筋 混 凝 土箱 梁 的设 计 与施 工 中 ． 应 用了本 文 的试验成 果 ， 已完工并 顺利 通车 ， 果 良 现 效
Ｎ Ｉ ＴＥＲＮＡＴＩ ＯＮＡＬ ＣＯ ＮＶＥＮＴＩ Ｎ ｏ ＡＮＤ ＥＸＨ Ｉ ＴＩ ＢＩ ｏＮ ＣＥＮＴＥＲ
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12钢-混凝土组合梁在大跨人行天桥结构中的应用
图! !种人行天桥方案
（"）大跨人行天桥结构属于受弯构 件，梁 截 面 主 要 受挠度和梁底允许应力控制。提高截面对增大梁的刚
度和降低荷载 应 力 水 平 有 利，是 进 行 截 面 优 化 设 计 的
有效途径。
根据思路（#），（"），将钢梁顶板一 部 分 钢 材 节 省 下 来用到梁腹板 或 底 板 上 会 更 经 济，而 对 于 悬 挑 出 的 混
截面相关量 混凝土板厚 顶板厚 腹板厚 底板厚
优化设计程序初始参数
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步 循 环 递 增 $’%%。 最 终 截 面 方 案 如 图 !（&）所 示 。 ", 其 它 设 计 方 案 的 比 较 图!给出了不同 方 案 的 截 面 情 况。 钢 桥 方 案2采
凝土板翼 缘（ 小 于$%）可 以 通 过 加 大 配 筋 解 决 其 受 力 问 题 。因 此 ，选 择 图#（&）的 叠 合 板 组 合 梁 方 案［$］。
提高梁截面高度 ! 可 以 有 以 下 几 种 方 法：$）增 加 混凝土板厚度；#）增加腹板高度；"）增 加 底 板 厚 度。 方 法$）在提 高 梁 高 的 同 时，也 增 加 了 结 构 自 重，是 不 可 取 的 ；方 法 #），"）较 为 经 济 。
按 照 现 代 桥 梁 美 学 的 观 点［*，(］，桥 梁 本 身 各 部 分 构造的形象 宜 简 洁 纤 细、流 畅 明 快。 采 用 组 合 梁 构 造 能 够 体 现 这 一 思 想 ，使 桥 梁 结 构 与 城 市 美 学 完 美 统 一 。
参考文献 $, 聂建国，袁彦 声8钢9混 凝 土 叠 合 板 组 合 梁 及 其 应 用8建 筑 结 构，
实例分析钢—混凝土组合连续箱梁桥的应用
实例分析钢—混凝土组合连续箱梁桥的应用1、前言钢-混凝土组合结构能充分发挥钢材和混凝土的优势性能，与混凝土结构相比能有效减轻结构自重，与钢结构相比能显著提高结构刚度和稳定性能并节省钢材用量，具有良好的经济特性和技术特性，经过几十年的发展被广泛应用于工程实践[1]。
特别是钢-混凝土组合连续箱梁，具有抗弯抗扭刚度大、整体性强、抗震性能好、跨越能力强和快速施工等优点，在桥梁工程建设中被广泛采用。
欧美及日本等发达国家，钢-混凝土组合连续箱梁桥已发展相对成熟，最大跨度已突破200m[2]。
在我国钢-混凝土组合连续箱梁桥的应用较欧美等国落后，但随着我国交通基础建设步伐加快及桥梁工程技术的发展，钢-混凝土组合连续箱梁桥因其本身结构优势和快速施工的特点，逐步广泛应用于中等跨径的城市高架桥梁，尤其是近年来建成及在建的几座知名跨江、跨海桥梁的非通航桥或引桥，出于降低阻水率及结构耐久性等考虑，采用了较大跨度的钢-混凝土组合连续箱梁桥结构，本文将结合几座具体工程实例对钢-混凝土组合箱梁桥在我国的应用进行介绍。
2、武汉二七长江大桥深水区非通航桥武汉二七长江大桥是武汉市二环线的控制性工程，综合结构受力、排洪、跨径协调、景观及用钢量等因素，该桥非通航深水区桥梁采取了6×90m等高钢-混凝土组合连续箱梁桥结构，上、下游分幅布置，双幅桥宽29.5m[3]。
每幅主梁截面采用单箱单室对称倒梯形截面，顶宽14.7m，底宽6.3m，梁高4m，由钢槽形梁和混凝土桥面板通过剪力栓钉连结构成，通过梁体整体横向旋转实现2%的横向坡度设置，跨中标准横断面如图2-1所示。
图2-1 跨中标准横断面（mm）由于结构为钢-混凝土组合连续箱梁结构，中间支点前后附近存在负弯矩区段，此区段内钢梁处于受压区，混凝土桥面板处于受拉区，钢梁和混凝土桥面板受力均不利。
为防止负弯矩区段混凝土桥面板应拉应力而开裂，常用的方法有压载配重法、张拉纵向预应力、支点升降法及混合法[4]，经分析比选该桥采取了通过主墩和临时墩共同参与的支点升降法，对负弯矩区段混凝土桥面板施加预应力，从而满足抗裂要求。
钢-混凝土组合梁在铁路旅客站房设计中的应用
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近 年来 ， 虽然组 合 梁 在 我 国 的建 筑 和桥 梁 建 筑 领
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域 已得 到越来 越 多 的应用 ， 显示 出很 好 的技 术 经 济 效
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益 。但 与钢筋 混凝 土 结构 和钢 结 构相 比 ， 由于 专 业 技
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混凝 土组合 结构 等 。这几种 结构形 式特 点 比较 如下 。
计 算转 化为 塑性分 析方 法进 行计算 。从 而组合 梁不 断
在交通 、 金 、 冶 电力 、 炭 、 筑 等 领 域 有 了 更 为 广 泛 的 煤 建
应用 。
结 构 布 置 如 图 ２所 示 。
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大 ， 程造 价较 高 。 工 （） ２ 钢筋 混凝 土井 字 梁 ： 高 较 大 （ ／ ＝１２ ） 梁 Ｈ Ｌ ／０ ， 自重 也较 大 ， 的尺寸 相对 也较大 ， 柱 工程 造价较 高 。
（） ３ 预应 力混凝 土 梁 ： 体 高度 较高 （ ／ ＝１２～ 梁 ＨＬ １ １０ ， ２ ） 自重 大 ， 工 所 需 机 具 较 多 ， 工 工 艺 较 复 杂 ， 施 施 需提前 预制 ， 并需 架梁设 备 ， 工程造 价较 高。 （） ４ 钢桁 架 ： 面 外 的刚 度 较 小 ， 需 钢 材 较 多 ， 平 所
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短 时 间 内组 合 梁 的普 及 应 用 还 受 到许 多 的约 束 和 限
制 。随 着 组 合 结 构 不 断 的 深 入 研 究 ， 之 更 多 、 广 泛 加 更 的 工 程 应 用 ， 合 梁 或 组 合 结 构 的 良 好 的 受 力 性 能 和 组
钢-混凝土组合结构设计理论及应用
钢-混凝土组合结构设计理论及应用摘要：本文对钢—混凝土组合结构及其设计基本要求进行阐述,从理论层面具体分析了钢-混凝土组合结构设计中特别需要注重的问题，并以某工程为例从节点设计角度探讨了钢-混凝土组合结构设计的应用。
关键词：钢-混凝土组合结构；设计；应用；节点设计Abstract: in this paper, the steel - concrete composite structure and elaborates the design basic requirements, specific analysis from theoretical aspects in the design of the steel - concrete composite structure special need to pay attention to the problem, taking a project as an example from the node design Angle discusses the application of steel - concrete composite structure design.Keywords: steel - concrete composite structure; Design; Applications; Node design一、钢-混凝土组合结构及其设计的基本要求 由两种或两种以上性质不同的材料组合成整体，共同受力、协调变形的结构，称其为组合结构。
钢-混凝土组合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，是专指型钢或用钢板焊接成的钢骨架，与混凝土形成一体的结构，是继传统的木结构、砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构之后的第5大结构体系。
这种组合结构体系，主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等5种类型。
装配式建筑施工中的钢结构与混凝土结构组合
装配式建筑施工中的钢结构与混凝土结构组合随着现代建筑技术的不断发展，装配式建筑在市场中得到了广泛应用。
在装配式建筑施工中，钢结构和混凝土结构是两种常见的建筑材料。
本文将探讨在装配式建筑施工中钢结构与混凝土结构的组合使用，包括其优势、应用案例以及可能出现的挑战。
一、钢结构与混凝土结构组合的优势1.1 综合性能出色钢结构和混凝土结构各有其独特的优点。
钢材具有高强度、轻量化以及可塑性强等特点，适用于大跨度和高层建筑；而混凝土则具有耐腐蚀、耐火性好以及良好的抗震能力等特点。
二者组合使用可以充分发挥各自的优势，提供更为综合、全面的性能。
1.2 灵活性强采用钢结构与混凝土结构相互组合可以灵活调整设计方案，满足不同项目对空间布局和建筑功能的要求。
钢结构可以用于悬挑结构和大空间框架，而混凝土结构可以用于提供更好的隔声和保温性能。
通过合理选择材料与组合方式，可以获得多种设计效果。
1.3 施工速度快由于装配式建筑注重工厂化生产，钢结构与混凝土结构相互组合可有效提高施工速度。
钢结构制品可以在工厂中预制加工，并进行质量控制，这样可以节约现场施工时间；而混凝土则可按需现浇、灌注。
两者相互搭配施工，可实现整体进度的快速推进。
二、钢结构与混凝土结构组合的应用案例2.1 钢框架-混凝土剪力墙组合在高层建筑中采用钢框架作为主体结构，然后在其柱网部分设置混凝土“剪力墙”，可以充分利用钢材轻量化的特点大幅减轻建筑自重，并且提供良好的抗震能力和承载性能。
2.2 钢梁-混凝土板组合在大跨度建筑中，可以采用钢梁作为结构框架，再配以混凝土板进行覆盖。
钢梁可以提供足够的强度和稳定性，而混凝土板则能够有效承载荷载并提供耐久性和隔声效果。
2.3 钢柱-混凝土楼板组合在中高层建筑中，可以采用钢柱结构与混凝土楼板相结合。
钢柱具有较高的抗压和抗弯刚度，在提供稳定支撑的同时也充分利用了钢材轻量化的特点。
混凝土楼板则可作为水平荷载承载体，并提供良好的隔热、隔声等性能。
我国钢·混组合结构桥的应用与发展
①作为受压构件或板件，承载力受 压曲性能控制 ②用于受拉构件时，疲劳问题应慎 重对待 ③涂装维修费用稍高 ④价格较高
①价格便宜 混凝土桥 ②适用于受压构件
③短期内维修量少
①抗拉性能差 ②因盐害、中性化、碱骨料反应、 冻融等病害，物理寿命较短 ③PC结构施工繁杂，施工期较长 ④干燥收缩、水化热反应、温差等 原因，施工时应慎重防止早期裂纹 ⑤脆性大，不利于抗震 ⑥自重大，大跨桥梁受限制 ⑦大量使用砂石材料，不利于环保
钢-混凝土结合梁桥在中等跨度(20~90m)桥梁中已在世界各 地广泛应用。它的主要优点是： 组合结构桥梁可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的各自 优势，可以最大程度地实现工厂化制造，减少现场操作，因而 具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。 与钢桥相比有：①节省钢材；②降低建筑高度；②减少冲击， 耐疲劳；④减少钢梁腐蚀；⑤减少噪音；⑥维修养护工作量较 少等。 与混凝土桥相比有：①重量较轻；②制造安装较为容易；③施 工速度快，工期短等。
厂内预制钢梁和混凝土板，确保了质量，可快速架设和安装
吊桥和斜拉桥主塔用型钢骨架立模板，可有效控制施工精度；斜拉桥主 塔的刚锚固体直接传力并平衡两侧索的拉力，避免了PC锚固体施工的复 杂性
中小跨度钢梁、组合梁和PC梁的重量之比大约为1：（2~2.5）： （4~4.5），相比减小了恒载内力及地震时的惯性力，大大减少了作用在 下部结构的荷载
组合结构桥梁在国外的发展（4/4）
英国，大多数20～160m及以上跨径的公路桥，组合结构 桥梁竞争力很强；德国及美国组合结构桥梁应用更广泛；
总之，组合结构桥梁由于其整体受力的经济性、发挥钢与 混凝土两种材料各自优势的合理性、以及便于施工的突出 优点，在欧美、日本等国的桥梁建设中占有重要地位，德 国、美国的应用范围更加广泛，取得了世人瞩目的成就。
第五讲 实例演示-钢混组合梁1
第五讲实例演示－钢混组合梁1 第五讲实例演示,钢混组合梁桥的计算一、结构尺寸:某桥为34米简支钢混组合梁桥，如下图所示，横桥向由多片梁组成，梁中到中间距7.3米，取其中一片梁计算。
钢梁裸梁高1.4米,顶板(含翼缘)宽5.5米，底板4.374米，底板厚0.025米，腹板厚0.016~0.02米。
二次浇注混凝土厚0.20米。
图1钢混组合箱梁桥构造图二、设计计算参数:1. 设计荷载:城 - A级。
2. 车道数:2车道。
3. 结构重力:一期恒载:结构自重混凝土γ=25KN/m3;钢γ=100KN/m3二期恒载:桥面铺装(t=100mm)防撞栏杆: 8 KN/m(一侧)5.温度影响力:温度条件考虑按规范取值(JTGD60—2004 4.3.10条)整体均匀温差+15?、-30?。
梯度温度正温差A=400mm,T1=16.4?，T2=6?;负温差A=400mm, T1= -8.2?，T2=-3?。
7.收缩徐变影响力:按新设计规范取用。
三、计算方法选用1本系统包含三种算法 :1. 平面梁单元算法。
2. 梁格法。
3(膜、板、八节点非协调块单元算法。
这里我们选用第三种算法。
模型的建立主要有两大步骤:(1)和建立梁单元计算模型类似，通过输入单元集、材料、截面、积分方法等参数建立网格划分控制信息;(2)执行网格划分。
网格划分控制信息的建立分以下几种情况:1、当桥的内横梁及边横梁垂直于桥中线(对于弯桥横梁沿径向)，开始建模时，可完全按单根梁模型来建，建完后定义一下每个梁单元的积分方法，再执行网格划分，基本的空间块单元模型便可建立。
在建立单根梁模型时，梁可以位于桥的中线，此时需定义梁为中纵梁;梁也可定位于桥的边缘，此时需定义梁为边纵梁。
2、对于其它异型桥，网格划分控制信息建立有两种方式:(1)梁边缘控制法;(2)腹板节点控制法。
具体可参照说明书。
在本例题中，由于桥为直桥且等宽，因此建立起单根梁模型后就可以执行网格划分。
总体建模思路是:(1)不考虑横隔板将主梁模型建立起来;(2)按基本类似的步骤在主梁模型上增加横隔板或先单独建立横隔板模型文件再将该文件合并到主梁模型中。
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工 程 技 术
中国新技术新产品- 121 -
一、工程概况
某钢结构框架厂房，两层，柱距6m，底层跨度6m，四跨，层高4.2m，二层两跨12m，层高3.9m，二层楼面采用钢梁混凝土板，设计楼面活荷载2t/m 2，无动力荷载，屋面采用轻型彩钢板。
抗震设防烈度6度，0.05g，地震分组第二组，场地类别二类，地基比较均匀，土质良好。
二、工程设计方案
根据工程基本情况，拟定设计方案采用底层钢框架，上层门式刚架，楼面沿纵向设置次梁兼做横向刚架侧向支撑，次梁间距3m。
次梁采用混凝土-钢梁组合结构，主刚架梁采用非组合连续钢梁。
刚架采用PKPM-STS钢结构整体计算。
三、楼板的设计计算
压型钢板-混凝土做组合楼板时，钢板能作为板底受力钢筋，比非组合楼板更省材料，但是，施工中需要采用比较可靠地连接构造传递压型板与混凝土结合面的纵向剪力，并需要在压型板上涂刷防火涂料及后期保护性维护。
因此本工程采用非组合型楼板，压型板仅作为混凝土的永久支撑使用，楼板按照普通楼板设计。
四、组合梁的设计
1 组合梁的设计计算原则
组合梁均按照极限状态设计准则进行，塑性设计法比弹性设计法计算简便，且考虑钢梁的塑性承载力，与实际情况更吻合，安全的同时更加经济，本工程采用塑性设计方法计算组合梁的承载力。
2 简支组合梁的受弯承载力计算
计算组合梁的受弯承载力需首先确定梁属于完全抗剪连接或部分抗剪连接，然后采用相应的公式计算其受弯承载力。
对于简支梁，仅存在正弯矩区，钢梁与混凝土面之间的纵向剪力Vs取Af和behc1fc中的较小值，若抗剪连接件能完全抵抗此纵向剪力，抗剪件不会进入全截面塑性状态，钢梁与混凝土理论上无相对滑移，即完全抗剪连接；若抗剪连接件不能完全抵抗纵向剪力，抗剪连接件全面进入塑性状态后，钢梁与混凝土之间将会产生相对滑动，即部分抗剪连接。
3 组合梁的抗剪承载力计算
组合梁的全部竖向剪力，由钢梁的
腹板承受，按下式计算：V≤hwtwfv，对于连接节点处，梁端剪力还应考虑强剪系数1.3。
4 本工程组合梁截面的选取和计算工程材料：混凝土C30，钢梁钢材Q 345B ，因采用压型钢板，抗剪连接件采用圆柱头栓钉，性能等级4.6级，
f=215N/mm 2
，r=1.67。
（1）梁上荷载计算
恒载：上部楼板自重，及楼板面层gk1=（25×0.2+1.1）×3.0=18.6kN/m gk2=1kN/m（钢梁自重）活荷载：使用荷载20kN/m 2qk=20×3=60kN/m
（2）单个栓钉抗剪承载力
压型钢板组合梁，栓钉的抗剪承载力需要考虑折减系数βv，本工程压型钢板板肋垂直于钢梁布置，
其中，bw——混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽度小于下部宽度时，区上部宽度；he——混凝土凸肋的高度；hd ——栓钉的高度；n0——梁截面肋中栓钉数，多于3个时，按3个计算。
本工程中，将压型板较宽凸肋朝下，bw=120，单排按2个栓钉考虑，凸肋高度he=60，栓钉高度hd=130，30≤hd-he=70≤75，满足构造要求。
（3）钢梁截面的初步选择
钢梁的抗剪全部由腹板承担，故可以根据支座剪力及板的高厚比限制估算钢梁的高度
支座剪力V=[（18.6+1）×1.2+60× 1.4]×3=322.56kN
腹板主次梁连接处考虑切肢削弱每侧45mm，节点连接处考虑强剪系数1.3，腹板按弹性高厚比控制，则有：
[V]=（66tw-90）×tw×180≥1.3× 322.56×1000
hw≥6.5，取板厚tw=8mm 反算梁高度h0
（H0-90）×8×180≥1.3×322.56×1000H0≥381mm，初步取H0=400mm进行试算
根据构造要求及试算，满足使用阶段的强度及刚度要求下，钢梁截面H=450，上翼缘宽度160mm，厚度12mm，下翼缘宽度200mm，厚度8mmAs=6960mm 2。
混凝土翼板的有效宽度be=b0+b1+b2
其中，b0=130（压型板上部宽度）b1=b2=min（L/6，6×hc1，S/2） =min（6000/6，6×160，3000/2） =1000
b e =b 0+b 1+b 2=130+1000+1000 =2130mm
A×f=6960×310=2157.6kN·m
b e ×h
c 1×f c =2130×160×14.3 =4873.44kN·m
因此，组合梁的纵向剪力Vs=Af=2157.6kN·m 抗剪连接件的设置：
根据构造，最终设置单排2M16栓钉（As=201mm 2），单个栓钉抗剪承载力βv×Nvc=1.0×251.34×201=50.53kN，按完全抗剪连接，需栓钉排数n=2157.6/（50.53×2）=22排，排间距S=3000/22=136mm，因板肋的间距为200mm，不能保证栓钉均位于板肋上，故不能满足要求，因此改用部分抗剪连接设计，栓钉间距S=200mm，均设于板肋间，经过计算，钢梁强度及刚度满足要求，实际栓钉排数n=3000/200-1=14排，满足完全抗剪连接50%的最小要求，且钢梁翼缘，腹板厚度均满足相应的高厚比及其它构造要求。
（4）组合梁与非组合梁的经济型比较
如果采用非组合梁，按简支梁计算，需采用H600×200×10×10截面钢梁，As=9800mm 2，相对节省钢材率（9800-6960）/9800=28.9%。
参考文献
[1]张作运，陈远椿，周廷坦.钢与混凝土组合梁设计[M].北京：中国建筑工业出版社.
钢与混凝土组合梁的应用实例
李蔚然
（中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039）
摘 要：组合梁是由钢梁、钢筋混凝土板及两者之间的剪切连接件组成整体而共同工作的一种结构形式。
混凝土处于受压区，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。
本文通过一个工程实例，介绍一些该结构形式的技术特点及设计过程中的一些计算及构造细节。
关键词：压型钢板组合梁；设计计算；设计方案中图分类号：TU375 文献标识码：A
DOI:10.13612/tp.2016.01.111。