钢-混凝土组合梁的截面优化设计

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型钢混凝土组合结构设计

型钢混凝土组合结构设计摘要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。

在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。

所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。

关键词：型钢混凝土；组合结构；计算；要求引言近年来，随着我国建筑业的快速发展，型钢混凝土组合结构在各种工程结构中得到了更为广泛的应用。

在大跨度建筑、高层以及超高层建筑工程中，型钢混凝土组合结构体现出了比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越的特性。

一、型钢混凝土结构的概述由混凝上包裹型钢做成的结构被称为型钢混凝土结构。

它的特征是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳。

型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外，还广泛使用焊接型钢。

此外还配合使用钢筋和钢箍。

我国过去也采用劲性钢筋混凝土这个名称。

型钢混凝土梁和柱是最基本的构件。

型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。

实腹式型钢可由型钢或钢板焊成，常用的截面型式有I、H、工、T、槽形等和矩形及圆形钢管。

空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢而组成。

型钢混凝土框架是由型钢混凝土柱以及梁构成的，框架的组合形式多样，有钢筋混凝土梁、组合梁以及钢梁。

通常钢筋混凝土剪力墙在高层建筑型钢混凝土框架设置比较常见，此外型钢支撑或者型钢桁架也比较多见，由此型钢混凝土剪力墙的组合形式就比价多样，其抗剪性能也比一般的钢筋混凝土要好很多，其使用作用在建筑工程结构中会更好地发挥。

二、型钢混凝土结构的优点分析1、型钢混凝土的型钢可不受含钢率的限制，其承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上；可以减小构件的截面，对于高层建筑，可以增加使用面积和楼层净高。

2、型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。

型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。

同济钢混组合桥梁设计指南

第 3 章钢筋混凝土桥面板 ................................. 55
3.1 桥面板截面形式 ............................................55 3.2 梁端桥面板 ................................................57 3.3 桥面板板厚 ................................................58 3.4 配筋特点 ..................................................60 3.5 钢筋混凝土桥面板的设计计算方法 ............................62
目录
目录
第 1 章总体设计 .......................................... 1
1.1 概要 .......................................................1 1.1.1 本指南适用范围 .......................................1 1.1.2 组合梁桥施工方法与受力特点 ...........................1 1.1.3 力学体系 .............................................2 1.1.4 连续组合梁桥负弯矩区措施 .............................3
1.2 横断面结构形式与布置 .......................................9 1.2.1 横断面结构形式 .......................................9 1.2.2 横断面布置 ..........................................11

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。

钢、砌体及混凝土构成的组合梁跨中截面应力分析

一
弹性特征值＝４０６８
弹性模量：
梁、、体及地圈梁采用ｓｌ６柱砌ｏｉ５单元，框ｄ钢采用ｓｌ４ｏｉ５单元，型如图４ｄ模．
南
２２应力分析．
８
采用应力分析的方法，过控制厚钢板的厚通
所示，３为本文研究的组合梁示意图。图
收稿日期：０１一ｌ２１２一Ｏ８
基金项目：贵州省工业攻关项目（黔科合ＧＹ字（０５３２）２０）０６作者简介：洪海９１８７（９７一）男，河南信阳人，在读硕士研究生，研究方向：钢筋混凝土及砌体结构研究，ｍａｌｈｉｎｈｎ＠ｙｈｏｃｉ．ｎＥｉａｆｇｏｇａｏ．ｏｃ：ａｎ
文章编号１０００—５６（０２０２９２１）２—０２１３—０４
钢、体及混凝土构成的组合梁跨中截面应力分析砌
洪海方，亚平须
（贵州大学土木建筑工程学院，贵州贵阳５００）５０３
摘要：在房屋建筑中时常会用到钢窗。图在组合结构中让钢窗框参与受力，试用以提高开洞组合墙边框对砌体的约束。本文着重研究钢过梁与其上的砌体及圈梁构成的钢一砌体一混凝土组合梁（Ｈ组合梁）的截面应力分布。ＧＱ通过应力分析得出厚钢板需要满足一定高度才能保证砌
００２；．０
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惶｝
ｌｆ一极限压应变，ｕ取＝００３．．０８

混合结构系统的创新应用

混合结构系统的创新应用混合结构系统通过结合不同材料的优点，提供高效的结构解决方案。

钢-混凝土混合结构、木材-钢材混合结构和复合材料-混凝土混合结构，是常见的混合结构形式。

混合结构系统通过将钢材、混凝土、木材和复合材料等不同材料进行组合，充分发挥各自的力学性能和功能特性，提供了更加灵活和高效的结构解决方案。

钢-混凝土混合结构是最常见的混合结构系统之一。

钢材具有高强度、高延性和良好的抗震性能，适用于承受大荷载和复杂受力条件；混凝土具有良好的抗压性能和耐火性能，适用于承受轴向压力和提高结构的整体刚度。

通过将钢材和混凝土进行组合，可以充分发挥两者的优点，提高结构的承载力、抗震性能和耐久性。

例如，钢-混凝土组合梁和组合柱在高层建筑中广泛应用，通过钢梁和混凝土楼板的协同作用，提高了楼层的刚度和承载力；钢-混凝土组合剪力墙通过钢骨架和混凝土墙体的组合，提高了结构的抗侧力能力和抗震性能。

木材-钢材混合结构是另一种常见的混合结构系统。

木材具有轻质、高强度、良好的抗震性能和环保特性，适用于中小型建筑和木结构建筑；钢材具有高强度和高延性，适用于承受大荷载和复杂受力条件。

通过将木材和钢材进行组合，可以充分发挥两者的优点，提高结构的轻质化和抗震性能。

例如，木-钢混合框架结构通过钢柱和木梁的组合，提高了结构的整体刚度和承载力；木-钢混合屋顶通过钢桁架和木屋面板的组合，提高了屋顶的轻质化和抗风性能。

复合材料-混凝土混合结构是近年来发展的新型混合结构系统。

复合材料具有高强度、高模量、轻质和耐腐蚀等优点，适用于特殊环境和高性能要求的结构；混凝土具有良好的抗压性能和耐火性能，适用于承受轴向压力和提高结构的整体刚度。

通过将复合材料和混凝土进行组合，可以充分发挥两者的优点，提高结构的性能和耐久性。

例如，复合材料-混凝土组合梁通过复合材料板和混凝土梁的组合，提高了梁的轻质化和耐腐蚀性能；复合材料-混凝土组合柱通过复合材料管和混凝土柱的组合，提高了柱的承载力和耐久性。

钢-混凝土组合梁.详解

29
§ 3.3 组合梁试验结果分析
3.3.1 组合梁正截面受力性能
由试验结果知；从加荷到破坏，组合梁正截面经历弹性、弹塑性和塑性三个受力阶段，见图3.3.1
塑性弹塑性 A 弹性
B
30
31
简支组合梁破坏形态
32
连续组合梁破坏形态
33
3.3.1
1、弹性阶段
组合梁正截面受力性能
在荷载作用初期，组合梁整体工作性能良好，荷载－变形曲线基本上呈线性增长，当荷载达极限荷载的50%左右时，钢梁的下翼缘开始屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态 2、弹塑性阶段加荷至混凝土翼缘板板底开裂后，钢梁的应变速率加快，组合梁的变形增长速度大于荷载的增长速度，荷载－变形曲线开始偏离原来的直线。当钢梁下翼缘达到曲服后，组合梁的挠度变形
y0
Ay A
i i
i
(3.4.3)
Ai ——第个单元的截面面积,对混凝土单元需将其换算成钢材单元进行计算； yi ——第个单元重心轴距截面顶边得距离。
当考虑混凝土得徐变影响时,应将公式3.4.2 代入公式3.4.3进行计算,即可求得考虑混凝土徐变影响的组合截面的重心轴距组合截面顶边的距 c y 离,并用 0 表示。
22
3.1.4
组合梁的施工方法
2. 施工阶段组合梁下设临时支撑
施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小
来确定，当跨度L大于7m时，支撑不应少于3个，当跨度L小于7m时，可设置 1~2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。

钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点_概述及解释说明

钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点概述及解释说明1. 引言1.1 概述钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系是一种在建筑结构设计中常见的组合结构系统。

该体系结合了钢管混凝土柱、型钢梁和砼核心筒这三种材料的优点，旨在提供更高的强度、刚度以及抗震性能。

本文旨在全面阐述这种体系结构设计的要点，通过对于材料选择、截面设计、节理设置等方面的详细讨论，帮助读者深入了解该体系。

1.2 文章结构本文将按照以下组织结构进行介绍和分析：首先，在第2部分中，我们将重点讨论钢管混凝土柱的设计要点，包括材料选择、截面设计以及节理设置；接着，在第3部分中，我们将详细探讨型钢梁的设计要点，包括类型选择、强度计算和连接方式；然后，在第4部分中，我们将集中关注砼核心筒体系的设计要点，包括结构布局、配筋设计以及抗震性能考虑。

最后，在第5部分中，我们将总结文章，并提出对可持续发展的展望以及对未来趋势的预测与建议。

1.3 目的本文的目的是为读者介绍钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点，旨在帮助读者了解该体系结构的设计原理和相关技术。

通过本文的阐述和解释，读者将能够全面了解该体系在建筑结构中的应用，并能够在实际设计中灵活运用。

本文还旨在促进可持续发展理念在结构设计领域的推广和应用，并为未来趋势提供参考和建议。

2. 钢管混凝土柱设计要点2.1 材料选择在钢管混凝土柱的设计中，材料选择至关重要。

一般来说，钢管可以选择普通碳素钢管或高强度钢管。

对于核心筒部分，混凝土的强度等级应根据工程需要进行选取，以确保结构的承载力和稳定性。

2.2 截面设计钢管混凝土柱的截面设计需要综合考虑结构的受力情况、承载力需求和施工可行性。

常用的截面形式包括矩形、圆形和多边形等。

在设计过程中，应进行横向配筋和纵向钢桩的布置，并进一步考虑填充混凝土厚度以及屈曲构件长度等因素。

2.3 节理设置节理是为了适应地震荷载而在结构中引入的缝隙或规定位置的剪切平面，并通过合理锚固手段加固。

UHPC在桥梁优化设计中的应用研究

UHPC在桥梁优化设计中的应用研究摘要：UHPC是20世纪90年代开发出的一种具有超高强度、高韧性、高耐久性的新型水泥基材料，近几年钢-UHPC组合梁在中国桥梁创新与应用取得了重大进展。

本文通过实例进行对比分析，综合考虑投资、使用性能、施工方法等因素，对原桥梁方案进行优化研究，以确定合理的桥梁结构方案，并给相似类型的桥梁设计提供思路。

关键词：UHPC组合梁；桥梁方案；结构形式11.项目概况某高速改建项目全长60.8km，须多次跨越既有高速，桥址位于9度抗震设防区，共设12座车行天桥，根据斜角不同，采用主跨38、48、58米的简支或连续钢箱梁跨越主线。

图一钢箱梁典型断面图2.原桥梁方案及存在问题本项目位于9度区，上跨大交通流量高速公路，原设计方案上部结构采用钢箱梁，方案较为合理，符合行业政策和一贯的设计思路。

简支、连续钢箱梁为全焊接钢结构，具有强度高、自重轻，运输安装方便、快捷等优点，但同时具有造价高、正交异性钢桥面易疲劳开裂、桥面铺装耐久性差、运营养护工作量较大等缺点。

钢桥面面临难题：①钢桥面易疲劳开裂，维修困难，危及桥梁安全；②钢桥面沥青铺装频繁破坏，翻修成本巨大。

其根本原因在于：①钢桥面局部刚度过低；②构造复杂、焊接缺陷难以避免；③重载、高温、雨水耦合作用。

基于上述病害长期得不到有效解决，结合本公路建设项目实际情况，综合考虑项目全寿命周期成本，通过提高设计方案的技术经济合理性、完善和优化设计方案、加强设计深度或推广四新技术应用等方式，在满足使用功能、服务功能，确保工程优质耐久、安全舒适、经济环保、社会认可的前提下，以提高项目工程质量、工程安全、环保、水保和工程耐久性，节约项目全寿命周期成本、增加投资效益和社会效益。

3.方案优化构思经测算，原方案钢箱梁采用正交异性钢桥面板、横向连接系占结构总重的60%，若采用双箱组合梁的结构形式，可减少桥梁在桥面板及横向连接系的钢材用量，在造价上具有一定的优化空间，同时也符合行业政策。

钢-混凝土组合结构设计规程

（6.2.10）
式中：K3——换算系数值，见表6.2.10。
（三）、构件承载力计算
1、单肢钢管混凝土轴心受力构件的承载力应按下式计算：
a 当轴心受压时： N≤ φfsc Asc
（6.3.1-1）
式中：φ——轴心受压稳定系数，见表6.3.1；
Asc ——钢管混凝土的截面面积。
b 当轴心受拉时： N ≤ 1.1f As
5、单肢钢管混凝土构件承受压、弯、剪及共同作用时，构件承载力就按下列强度公式计算。（详见第21页）
6、钢管混凝土拉弯构件的承载力应按下式计算：（详见第22页）
7、格构式钢管混凝土构件承受压、弯、剪及共同作用时，应按正式验算平面内的整体稳定承载力。（详见第21页）
对斜腹杆格构式柱的单肢，可按桁架的弦杆计算。对平腹杆格构式柱的单肢，尚应考虑由剪力引起的局部弯矩影响，按偏压构件计算。腹杆所受剪力应取实际剪力和按式（6.3.4）计算剪力中的较大值。
工阶段的荷载验算空钢管结构的强度和稳定性；在浇灌混凝土时，由施工阶段荷载引起的钢管初始最大压应力不宜超过0.6f。 4、钢管混凝土构件的长细比λ不宜超过表6.4.4的限值。 5、当钢管混凝土用作地震区的多层和高层、超高层框架结构柱时，ξ≥0.90，构件的长细比λ不宜大于表6.4.5的限值。
6、多层和高层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移和层间相对位移的限值要求，应符合GBJ17-88的有关规定。
（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 =

钢混组合结构梁柱节点施工工艺与质量控制

钢混组合结构梁柱节点施工工艺与质量控制摘要：钢混组合结构梁柱节点部位施工难度大、返工率高，且对成品质量要求高。

许多工程还存在工期紧的问题，因梁柱节点施工质量问题造成的返工不仅会导致资源的浪费，甚至还会延误工期。

钢混组合结构梁柱节点施工质量问题多发生在穿孔位置、套筒焊接位置，受材料因素、钢结构设计、施工技术因素影响较大。

因此，进行钢混组合结构梁柱节点施工时要加强质量问题部位及影响因素的控制，加强施工人员技术培训及操作指导，加强施工质量监督管理，从而确保钢混组合结构梁柱节点施工质量的可靠性。

本文第一部分阐述了钢混组合结构梁柱节点施工的重难点；第二部分介绍了钢混组合结构梁柱节点施工工艺及关键技术；第三部分分析了钢混组合结构梁柱节点施工中存在的质量问题及质量控制策略。

旨在为钢混组合结构梁柱节点施工质量管理提供一些参考。

关键词：钢混组合结构；梁柱节点；施工工艺；质量控制引言钢材具有良好的抗拉性和延性，混凝土具有优良的抗压强度、较大的刚度。

钢混组合结构整合了钢材与混凝土材料的双重优势，有利于材料之间优势互补，提高钢混组合结构真题的强度、刚度、延性及耗能能力，从而提高钢混组合建筑结构整体的承载力、挠度抗裂缝能力及结构稳定性。

因钢混组合结构承载力高、刚度大、延性大、抗震性能耗、造价低、施工操作简单等优势而被公认为与传统四大结构并列的新结构体系，且广受市场欢迎。

随着预制混凝土板、压型钢板材料的发展，钢混组合结构建筑得到了迅猛的发展。

越来越多的大型建筑开始采用钢混组合结构设计。

钢混组合结构梁柱节点部位的施工为一大难度，对建筑结构整体质量影响较大。

研究钢混组合结构梁柱节点施工工艺及质量控制对提高钢混组合结构建筑施工质量有着重要的意义。

一、钢混组合结构梁柱节点施工的重难点型钢混凝土结构作为组合结构，具有强度高、刚度高、延性好、抗震性能好、造价低等颇多优点，其应用及其广泛。

组合性结构的配钢形式多样化，钢梁需要应用到焊接技术。

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摘要：钢一混凝土组合梁的截面优化可提高其自身的性能、节省材料．结合设计规范，立了钢一建混凝土筒支组合梁两类截面的优化数学模型，采用序列二次规划优化算法并用Ｍａｌｂ语言编制了计算程序，一筒支组合粱截面进ｔａ对行了优化设计，取得很好的优化效果，数值结果表明优化数学模型正确、算法有效．该方法可应用于钢一混凝土组合
钢一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．践表明，实钢
粱的工程优化设计．关键词：钢一混凝土组合粱；截面优化设计；分布荷载中图分类号：Ｊ９讯３８文献标识码：Ａ
Ｏｐｔｍｉａｉｎｓｇｏｒｓ－ｅｔｏｆｓｅｌｃｎｃｅｅｃｍｐｓｔｅｍｓｉｚｔｏｄｅｉｎｆｃｏｓｓｃｉｎｏｔｅ－ｏｒｔｏｏｉｅｂａ－ＬＩＱｉｏ，Ｌｅ２Ｕ－ｍａＩＷｉ，ＬＩＴｕＨＡＮＧｅｇｎ，ＺＰｎ
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第３卷第３期２２００６年６月
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Ｔｈｐｉｍｓａｈｅｅｎｔｅｏｔｍｉａｉｎｄｓｇｆｔｅｃｏｓｓｃｉｎｏｉｌｕｐｒｅｔｅ—ｏ－ｅｏｔｍｕｗａｃｉｖｄｉｈｐｉｚｔｅｉｎｏｈｒｓ－ｅｔｆｓｍｐｙｓｐｏｔｄｓｅｌｃｎｏｏｌｆ
Ｋｅｒｓｔｅ— ｎｒｔｏｏｉｅｂａｓｒｓ－ｅｔｏｐｉｚｔｎｄｓｇ；ｄｓｒｂｔｄｌａｓｙｗｏｄ：ｓｅｌｏｃｃｅｅｃｍｐｓｔｅｍ；ｃｏｓｓｃｉｎｏｔｍｉａｉｅｉｎｉｔｉｕｅｏｄｏ
ＪＩ０６ｕ０）３１５４６３５９（０６０－１－００
钢一混凝土组合梁的截面优化设计
刘齐茂，李微李暾，，张鹏
（．广西工学院土木建筑系，１广西柳州５５０；．东南大学土木学院，４０６２江苏南京２０１）１０８
ｋｎｓｏｒｓ－ｅｔｏｓｏｉｌ－ｕｐｒｅｔｅ— ｏｃｅｅｃｍｐｓｔｅｍｓｗａｓａｌｈｄＴｈｅｕｎｉｌｉｄｆｏｓｓｃｉｎｆｓｍｐｙｓｐｏｔｄｓｅｌｎｒｔｏｏｉｅｂａｓｅｔｂｉｅ．ｃｃｓｅｓｑｅｔａｑａｒｔｒｇａｍｉｇａｇｒｔｍｓａｏｔｄａｄｔｅｃｍｐｔｒｐｏａｓｍａｅｗｉｈＭａｌｂｌｎｕｇ．ｕｄａｉｐｏｒｍｎｌｏｈｗａｄｐｅｎｈｏｕｅｒｇｍｗａｄｔｔａａｇａｅｃｉｒ
ｃｎｍｉｅｍａｅａ．Ａｃｏｄｎｏｔｅｄｓｇｐｃｆａｉｎ。ｆｍａｈｍａｉｌｍｏｅｆｏｔｍｉａｉｎｆｒｔｏｏｚｔｒ１ｉｃｒｉｇｔｈｅｉｎｓｅｉｉｔｏｃｌｔｅｔｄｌｏｐｉｚｔｏｏｗｏａｃ