第8章 钢与混凝土组合结构设计
建筑力学与结构 第八章钢筋混凝土梁板结构
单向板肋梁楼盖与双向板肋梁楼盖的划分原则
对于四边支承板： l2 / l1 ≥ 3时，短向受力，按单向板设计； l2 / l1 ≤ 2时，双向受力，按双向板设计； 2<l2 / l1 < 3时，宜按双向板设计，亦可按单向板设计，但长边方向配置足
够的构造钢筋。
l02 l01
楼盖的传力路线
单向板楼盖传力路线： 荷载→板→（沿短边）→次梁→主梁→柱或墙
活荷载4：第一 内支座-Mmax
活荷载5：第二 内支座-Mmax
要想得到构件上某截面的某种最不利内力，只需要将 恒载下的内力与上述活载情况下的内力进行组合,将求得各 组合的内力画在同一图上，以同一条基线绘出，便得到 “内力叠合图”，其外包线称为“内力包络图”。
A
B
C
D
承受均布荷载的五跨连续梁的弯矩包络图来说明，研究
对于民用建筑，当楼面梁的负荷范围较大时，负荷
范围内同时布满活荷载标准值的可能性较小，故可以对活
荷载标准值进行折减，见下表。
构件所在的位置
单向板楼盖荷载情况
板
板：负载宽度b=1m
板受到的均布恒荷载设计值g板＝ 恒载分项系数rG×钢筋混凝土材料重度r×板厚 h×负载宽度b＋板面及板底构造层重量
板受到的均布活荷载设计值q板＝ 活载分项系数rQ×均布活荷载标准值qk×负载宽 度b
主梁
次梁
主梁沿纵向布置
若横向柱距大于纵向柱距较多 时，也可以沿纵向布置主梁。 这样可减小主梁的截面高度， 从而增大了室内净高。
只布置次梁，而不设主梁
在有中间走廊的房屋中，常可 利用中间纵墙承重，可以只布 置次梁而不设主梁。
次梁
主梁
次梁
结构平面布置注意问题
混凝土结构设计原理 第八章钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算习题+答案
第八章 钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算一、填空题1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于 正常使用 极限状态的设计要求，验算时材料强度采用 标准值 。
2. 增加截面高度 是提高钢筋混凝土受弯构件刚度的最有效措施。
3. 裂缝宽度计算公式中的，σsk是指裂缝截面处纵向手拉刚筋的应力，其值是按荷载效应的 标准 组合计算的。
4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度的增大而 曾大。
用带肋变形钢筋时的平均裂缝间距比用光面钢筋时的平均裂缝间距 小（大、小）些。
5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中采用的最小刚度原则是指在 同号 弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按 最大弯矩 截面处的刚度进行计算。
6.结构构件正常使用极限状态的要求主要是指在各种作用下 裂缝宽度和变形值 不超过规定的限值。
7.裂缝间纵向受拉钢筋应变的不均匀系数Ψ是指 裂缝间钢筋平均应变与裂缝截面钢筋应变 之比，反映了裂缝间 受拉区混凝土 参与工作的程度。
8.平均裂缝宽度是指 受拉钢筋合力重心 位置处构件的裂缝宽度。
9. 钢筋混凝土构件裂缝宽度计算中，钢筋应变不均匀系数ψ愈小，说明裂缝之间的混凝土协助钢筋抗拉的作用 抗拉作用越强。
10.钢筋混凝土受弯构件挠度计算与材料力学方法（）相比，主要不同点是前者沿长向有变化的 抗弯刚度 。
11. 混凝土结构的耐久性与结构工作的环境有密切关系，纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度 由所处环境类别决定。
12．混凝土的耐久性应根据结构的 使用环境 和设计使用年限进行设计。
二、选择题1. 计算钢筋混凝土梁的挠度时，荷载采用（ B ）A、平均值；B、标准值；C、设计值。
2. 当验算受弯构件挠度时，出现f>[f]时，采取（ C ）措施最有效。
A、加大截面的宽度；B、提高混凝土强度等级；C、加大截面的高度；D、提高钢筋的强度等级。
3. 验算受弯构件裂缝宽度和挠度的目的是（ B ）。
A、使构件能够带裂缝工作；B、使构件满足正常使用极限状态的要求；C、使构件满足承载能力极限状态的要求；D、使构件能在弹性阶段工作。
国开形成性考核02181《混凝土结构设计原理》形考任务(1-4)试题及答案
国开形成性考核《混凝土结构设计原理》形考任务(1-4)试题及答案（课程ID：00053，整套相同，如遇顺序不同，Ctrl+F查找，祝同学们取得优异成绩！）形考任务一第一章题目多项选择题，每题0.4分，共1.6分。
题目：1、关于素混凝土梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的说法，错误的是（BC）。
【A】：适筋钢筋混凝土梁的破坏形态属延性破坏【B】：相同截面尺寸的素混凝土梁和钢筋混凝土梁，前者的受弯承载力更高【C】：素混凝土梁的破坏形态属延性破坏【D】：相同截面尺寸的素混凝土梁和钢筋混凝土梁，后者的受弯承载力更高题目：2、关于钢筋混凝土结构的优点，下列说法正确的是（ABC）。
【A】：承载力高【B】：耐火性好【C】：耐久性佳【D】：自重轻题目：3、关于钢筋混凝土结构的缺点，下列说法正确的是（BCD）。
【A】：取材不方便【B】：需用大量模板【C】：施工受季节性影响【D】：抗裂性差题目：4、钢筋与混凝土之所以能够有效地结合在一起共同工作，主要基于（ABD）。
【A】：接近的温度线膨胀系数【B】：钢筋和混凝土之间良好的黏结力【C】：接近的抗拉和抗压强度【D】：混凝土对钢筋的保护作用第二章题目不定项选择题，每题0.4分，共2分。
题目：5、我国《混凝土规范》规定：钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于（A）。
【A】：C20【B】：C15【C】：C10【D】：C25题目：6、关于高强混凝土的强度和变形性能，下列说法正确的是（ABC）。
【A】：与普通混凝土相比，高强混凝土与峰值应力对应的应变值较高；【B】：与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限较高；【C】：与普通混凝土相比，高强混凝土在荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度均较高；【D】：高强混凝土的极限应变比普通混凝土高。
题目：7、影响混凝土徐变的主要因素有（ABCD）。
【A】：加荷龄期【B】：混凝土组成成分以及构件的尺寸。
【C】：养护和使用条件下的温湿度【D】：施加的初应力水平题目：8、钢筋经冷拉后，（D）。
钢-混凝土组合结构设计规程
（6.3.1-2）
2、格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力应按式（6.3.1-1）计算，其受压稳定系数φ值根 据构件的换算长细比查表6.3.1，构件换算长细比同表6.3.2给出。 当四肢柱内外柱肢截面不相同时，可按下式计算换算长细比。
λoy =
（6.3.2-1）
λox =
（6.3.2-2）
当三肢内外柱截面不相同时，可按下式谋算换算长细比。 λoy =
b)、杆件轴线宜交于节点中心；或腹杆轴线交点与柱肢轴线距离不宜大于 d/4，当大于d/4时，应考虑其偏心影响。 c)、腹杆端部净距不小于50mm(见图6.4.10)。
（2）、平腹杆格构式柱： a)、腹杆中心距离不大于柱肢中心距的4倍； b)、腹杆空钢管面积不小于一个柱肢钢管面积的1/4； c)、腹杆的长细比不大于单个柱肢长细比的1/2。
8、钢管混凝土组合轴压弹性模量Esc（第一组钢材）见表6.2.8。当采用第二、 三组钢材时，表列值应乘换算系数K1。
9、钢管混凝土组合抗弯弹性模量应按下式计算：
Escm =K2 Esc
（6.2.9）
式中：K2——换算系数值，见表6.2.9。
10、钢管混凝土组合剪变模量应按下式计算：
Gsc = K3 Esc
（6.3.2-3）
其余部分详见规范20页。
3、格构式钢管混凝土轴心受压构件除按公式（6.3.1）验算整体稳定承载力外， 尚应验算单柱肢稳定承载力。当符合下列条件时，可不验算柱肢稳定承载力 。
平腹杆格构式构件： λ1 ≤40及λ1 ≤0.5 λmax ;
斜腹杆格构式构件： λ1 ≤0.7 λmax ;
4、厂房柱和架构柱常用截面形式有单肢、双肢、三肢和四肢等四种，设计 时应根据厂房规模、结构形式、荷载情况和使用要求确定。主厂房的框 （排）架柱，宜采用格构式柱。
钢与混凝土组合结构
钢与混凝土组合结构专业：结构工程绪 论由两种不同性质的材料组合成整体共同工作的构件成为组合构件。
由组合构件可组成组合结构。
由于两种不同性质的材料扬长避短，各自发挥其特长，因此具有一系列的优点。
目前研究比较成熟与应用较多的主要是下列的钢与混凝土组合结构：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，外包钢混凝土组合结构及钢纤维混凝土等等。
第1章 剪切连接1.1 概述钢与混凝土组合结构，只有将两种不同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。
连接必须能有效传递混凝土与钢材之间的剪力，同时能有效抵抗两者分离的“掀起力”，才能使混凝土与钢材组合整体，共同工作。
（1）无剪切连接的情况：两根材料、截面、刚度完全相同的矩形截面的梁，叠置在一起，中间不设任何连接，而且忽略两梁之间截面上的摩擦力。
此时，最大弯应力的值为：22m a x m a x 83bhql I My ==σ，发生在每个梁的上下边缘纤维处。
梁在支座处剪力最大：4ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：3446453842/5Ebhql EI ql f == （2）完全剪切连接的情况：上下梁完全组合成一整体，则可按截面宽度为b ，高为2h ，跨度为l 承受均布荷载q 的简支梁计算。
跨中最大弯矩处的最大正应力为：22max max163bh ql I My ==σ。
梁在支座处剪力最大：2ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：34425653845Ebhql EI ql f == 可以得出结论：完全剪切连接的组合梁与无剪切连接的叠合梁相比，惯性矩与刚度大大提高。
大大减小了梁截面的法向应力与梁的挠度。
这就是“组合效应”起到的主要作用。
1.2连接方式组合构件中混凝土与钢连接应视构件的形式与受力性能采取不同的方式。
沈蒲生混凝土结构设计原理第三版第八章：钢筋混凝土构件的裂缝和变形
目 录
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混凝土结构设计原理
第8章
8.2.3减小裂缝宽度的措施 减小裂缝宽度的措施
当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时， 当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时，从最大 裂缝计算公式可知，常见的减小裂缝宽度的措施有： 裂缝计算公式可知，常见的减小裂缝宽度的措施有： 优先选用带肋钢筋； 优先选用带肋钢筋；
下一章 帮 助
混凝土结构设计原理
第8章
ε sm σ 1 − ε sm ⋅ lcr = α c sm lcr wm = (ε sm − ε cm )lcr = Es ε sm 式中： 式中： αc 取 0.85 σ sk σsm = ψ σsk wm = 0.85ψ lm Es
混凝土结构设计原理 无滑移理论 构件表面裂缝宽度 主要是由钢筋周围的 混凝土回缩形成的 ；
第8章
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我国《规范》是建立在粘结—滑移理论和无滑 我国《规范》是建立在粘结 滑移理论和无滑 移理论的基础上，结合大量试验结果得到的半理论 移理论的基础上，结合大量试验结果得到的半理论 半经验公式。 半经验公式。 公式
d eq =
ni d i2 ∑
∑nυ d
i i
i
混凝土结构设计原理
第8章 光面: 光面 ν =1.0 带肋: 带肋 ν =0.7
主 页
νi ––– 纵向受拉钢筋的表面特征系数
ni –––第i种纵向受拉钢筋的根数 ； 第 种纵向受拉钢筋的根数
ρte ––– 截面的有效配筋率， 截面的有效配筋率，
b′f h/2 b h b
混凝土结构设计原理
(第8章电子教案)
研制单位：湖南大学， 2008年版
组合结构设计原理 第2版 第6章 钢-混凝土组合梁
第六章 钢-混凝土组合梁
主讲人
目录
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6.1 钢－混凝土组合梁的概念和特点 6.2 组合梁的构造要求 6.3 组合梁的设计方法 6.4 简支组合梁的弹性设计方法 6.5 简支组合梁的塑性设计方法 6.6 组合梁的纵向抗剪计算 6.7 组合梁抗剪连接件的计算 66.8 组合梁的变形计算 6.9 连续组合梁设计方法 本章小结
由混凝土板和钢梁组成的楼盖中，如果在两者交界面处没有连接构造措施，在弯矩作用下，混凝土板截面和 钢梁截面的弯曲变形相互独立，各自有其中和轴。如果忽略交界面处的摩擦力，两者之间必定发生相对水平滑移 错动，因此其受弯承载力为混凝土板受弯承载力和钢梁受弯承载力之和，这种梁称为非组合梁（图6-1）。
（a）交界面的滑移错动
（a）交界面的滑移错动
（b）交界面应力
应变
弹性应力 塑性应力
（c）截面应力、应变分布示意图
图6-2 组合梁受力情况及截面应力、应变分布示意图
剪应力
当钢梁与混凝土板间设置的抗剪连接件数量较少，受剪承载力不足时，梁在弯矩作用下的受力状态介于非组 合梁和组合梁之间，混凝土翼板和钢梁上翼缘交界面处产生一定的相互滑移，这种梁称为部分抗剪连接组合梁。 相应设置了足够数量抗剪连接件的组合梁也称为完全抗剪连接组合梁。部分抗剪连接组合梁的受弯承载力和刚度 介于非组合梁和完全抗剪连接组合梁之间。一般用于跨度不超过20m，以承受静力荷载为主、且没有太大集中荷 载的等截面组合梁。在满足设计要求的情况下，采用部分抗剪连接也可以获得较好的经济效益。
6.1 钢－混凝土组合梁的概念和特点
6.1.1 钢－混凝土组合梁的概念
组合梁有两类：一种是将钢筋混凝土板锚固在钢梁上形成的组合梁（Composite Beam）；另一种是将型钢 或焊接钢骨架埋入钢筋混凝土梁而形成的组合梁，又称为型钢混凝土梁（Steel Reinforced Concrete Beam，或 Concrete Encased Steel Beam）。本章介绍的组合梁是指第一种钢－混凝土组合梁。
第八章 钢结构
N f An
式中， N—荷载引起的轴心拉力或压力 An—净截面面积 f—钢材抗拉或抗压设计强度
二、轴心受力构件的刚度
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的
l0 i
式中 构件最不利方向的长细比，一般为 两主轴方向长细比的较大值.x = lox/ ix，y = loy/ iy lo-----相应方向的构件计算长度 i -----相应方向的截面回转半径
低合金钢： Q×××质量等级（A～E）
如Q235-A· F、Q345-C
6. 钢材的选择
（1）结构或构件的重要性； （2）荷载的种类（静荷载或动荷载）； （3）连接方法（焊接或非焊接）；
（4）工作条件（温度，腐蚀等）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷 含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊 接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷 弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有 常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结 构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
压弯构件广泛的用于柱子，如工业建筑中的厂
房框架柱。它们不仅要承受上部结构传下来的 轴向压力，同时还受有弯矩和剪力。
二、结构用钢的种类 1. 化学成分
普通碳素钢 Q235 普通低合金钢 Q345、Q390、Q420
2. 炉种 平炉 氧气顶吹转炉 成本高，质量好（6小时100t左右） 成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 脱氧程度 沸腾钢（F） 脱氧较差 镇静钢（Z） 脱氧充分 半镇静钢（b） 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间 特殊镇静钢（TZ）
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北京长富宫饭店平面简图
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
(2) 框架-剪力墙结构 由钢筋混凝土剪力墙和劲性钢筋混凝土框架组成。
• 实例：北京京广中心结构平面，总高208m，按8度抗震设 防。
பைடு நூலகம்
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
(3) 外框架-核芯筒结构 外框架-核芯筒结构以钢筋混凝土核芯筒为主承受
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
2 . 方案实例 (1) 框架结构 框架结构的主要形式有型钢混凝土柱与组合梁或 型钢混凝土柱与钢梁形成的框架结构等。框架结构梁 柱全部刚接，整体刚度均匀，但抗侧刚度较小，一般 仅适用于20~30层的高层建筑。
• 实例：北京长富宫饭店，地上25层，地下3层，高88m， 地下部分至2层为型钢混凝土结构，上部为钢框架结构。
2 . 形式 型钢混凝土结构、钢管混凝土结构、钢梁部件和支承 于其上的混凝土翼板所构成的组合楼面梁。
8.1 概 述
8.1 概 述
3 . 结构特点 • 钢与混凝土组合结构主要有以下特点及优点：
(1)受力合理，材料利用充分。 (2)稳定性好，抗风抗震性能也好。 (3)综合经济效益好。 (4)钢筋混凝土的外壳可作为保护层，大大增强型钢的 防火防锈能力，提高结构的耐久性。 (5)施工方便，建造速度快。 • 由于上述优点，钢与混凝土组合结构的应用前景十分广阔 ，在我国高层及超高层建筑中有较多的应用。
第8章 钢与混凝土组合结构设计
8．1 8．2 8．3 8. 4
概述 组合结构的基本构件和结构布置 组合结构构件设计 上海金茂大厦概况
8.1 概 述
8.1 概 述
1 . 原理 （1）混凝土 材料的抗压性能好，但抗拉抗裂性能差。 （2）钢材 具备良好的抗拉压性能。
• 把它们合理、可靠地连接在一起。就能够得到性能良好的 组合构件。
8.2.1 组合结构的基本单元
8.2.1 组合结构的基本单元
8.2.1 组合结构的基本单元
8.2.1 组合结构的基本单元
3 . 墙单元 在钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土核芯筒壁中加入H
型钢形成型钢混凝土墙体结构。
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
1 . 组合结构形式 (1)钢筋混凝土核芯筒，钢框架(含支撑)，钢梁组合楼面； (2)钢筋混凝土核芯筒，钢外框筒，钢梁组合楼面； (3)钢筋混凝土核芯简，钢外桁架筒，钢梁组合楼面； (4)钢筋混凝土外框简，钢内柱，钢梁组合楼面； (5)钢筋混凝土竖向抗侧力结构，钢梁组合楼面。
筋混凝土次框架承受竖向荷载，内部再配以钢框架结 构。 • 实例：香港中国银行，73层，总高368m，采用巨型桁架 结构。它的竖杆为型钢混凝土结构，斜杆为钢结构，组成 4个三角形空间桁架。
8.2.3 结构的总体布置原则
1 . 结构的平面布置 （1）外形简单、规整，宜采用风压系数小的形状。 （2）建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度 中心与水平作用合力中心接近重合，同时各层接近在 同一竖直线上。建筑的开间、进深宜统一；柱截面的 钢板厚度不宜大于100ｍｍ。 （3）不宜设置防震缝。薄弱部位应采取措施提高抗震能 力。 高层建筑钢结构不宜设置伸缩缝。当必须设置时 ，抗震设防的结构伸缩缝应满足防震缝要求。
2 . 结构的立面布置 （1）高度较之于普通混凝土结构可适当提高； （2）沿高度方向宜逐渐内收，不宜有突变、外挑等。
8.3 组合结构构件设计
8.3.1 截面形式和构造要求
1 . 型钢混凝土梁内一般放置工字形型钢，当截面尺寸较大 时，型钢多为钢板焊接而成。
8.3.1 截面形式和构造要求
2 . 材料要求 （1）型钢混凝土组合结构的混凝土强度等级不宜小于 C30。混凝土最大骨料直径宜小于型钢外侧混凝土保护 层厚度的1／3，且不宜大于25mm。 （2）型钢混凝土组合结构构件中，纵向受力钢筋直径不 宜小于16mm，纵筋宜沿截面四周布置，纵筋与型钢的 净距不宜小于30mm。 （3）箍筋直径不宜小于8mm。考虑地震作用组合的型 钢混凝土组合结构构件，宜采用封闭箍筋，其末端应 有135度弯钩。 （4）配箍率的要求可比普通钢筋混凝土构件有所降低， 一般最小配箍率为0．4％左右。
侧向荷载，再配合布置各种形式的外框架，建筑造型 丰富、平面布置灵活。 • 实例:上海瑞金大厦平面，27层，由型钢混凝土及普通钢 筋混凝土内筒、型钢混凝土框架组成。
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
上海瑞金大厦平面
8.2.2 高层建筑组合结构布置举例
(4) 巨型框架(或桁架)结构 外部为钢筋混凝土巨型框架，巨型框架内用钢或钢
8.3.1 截面形式和构造要求
（5）型钢混凝土组合结构构件中的型钢钢板厚度不宜小于 6mm，其钢板宽厚比应符合表8.1的规定。
表8.1 型钢钢板宽厚比限值
8.3.1 截面形式和构造要求
8.3.2 型钢混凝土梁的计算
1 . 抗弯承载力 型钢混凝土框架梁正截面受弯承载力计算可采用下列
基本假定： （1）截面应变保持平面。 （2）不考虑混凝土的抗拉强度。 （3）受压边缘混凝土极限压应变取0.003，相应的最大
8.2 组合结构的基本构件 和结构布置
8.2.1 组合结构的基本单元
1 . 柱单元 组合结构柱主要有型钢混凝土柱、钢管混凝土柱
等。型钢混凝土柱截面形式较为丰富，可为矩形、圆 形、多边形等，型钢多为钢板焊接而成，有工字形、 十字形、箱形等截面（如下图）。
8.2.1 组合结构的基本单元
钢管混凝土柱截面
8.2.1 组合结构的基本单元
2 . 梁单元 组合结构的梁一般由钢梁部件和支承于其上的翼板所组成。
（1）翼板 包括钢筋混凝土翼板和混凝土板托、后浇混凝土板
与压型钢板、抗剪连接件、钢梁4个部分。 （2）梁的形式
按翼板的不同形式，梁可分为3种： – 型钢与普通钢筋混凝土楼板组合梁; – 型钢与压型钢板楼板组合梁; – 型钢与预制装配式钢筋混凝土楼板组合梁。
压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc，受压区应力图 形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定 所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力 取为混凝土轴心抗压强度设计值。 （4）型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计 计算时，简化为等效矩形应力图形。