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组合结构

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钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土梁摘要：分析钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土梁的设计和计算的异同，重点探讨钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土梁的变形特点、裂缝、受弯承载力关键词：钢-混凝土组合梁、钢筋混凝土梁、受弯、裂缝前言：钢-混凝土组合梁是由钢梁、连接件和钢筋混凝土板组成，而钢筋混凝土梁是用钢筋混凝土材料制成的梁。

钢-混凝土组合梁的上翼缘有截面面积较大的钢筋混凝土板承受压力，致使钢梁上翼缘截面减小,从而节约钢材,钢梁下翼缘则承受拉力，这是组合梁的受力特点。

钢筋混凝土梁既可作成独立梁,也可与钢筋混凝土板组成整体的梁-板式楼盖，或与钢筋混凝土柱组成整体的单层或多层框架。

钢筋混凝土梁形式多种多样，是房屋建筑、桥梁建筑等工程结构中最基本的承重构件，应用范围极广。

1、裂缝1.1钢-混凝土组合梁1.1.1钢-混凝土组合梁负弯矩区出现裂缝钢-混凝土组合梁由于钢梁及抗剪连接件的约束作用，钢-混凝土组合梁在承受负弯矩作用时，其裂缝的形成、发展除表现出和钢筋混凝土梁相似的规律外，还具有其自身的特点：（1）、随着龄期的增长，混凝土板产生收缩徐变，在与刚度相对较强的钢梁之间的相互作用下会形成一定的内应力，造成开裂荷载降低，同时裂缝发展初期宽度较大；（2）、钢筋混凝土梁的裂缝高度可以达到平均中性轴位置，但对于组合梁，钢梁的存在使裂缝高度不能达到组合梁的平均中性轴处；（3）、由于剪力钉对裂缝的约束作用，组合梁的裂缝高度一般到达剪力钉顶部，或者在两个剪力钉之间，少部分的裂缝贯通而到达钢梁的顶部；（4）、随着荷载的增加，钢梁和混凝土板之间发生滑移，滑移可以产生附加曲率，或者说使得负弯矩区的手拉钢筋产生附加应变，这是导致组合梁的裂缝宽度增大。

[1]1.2钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁裂缝是一种很普遍的现象，钢筋混凝土梁产生裂缝的原因十分复杂，越来越引起国内外学者和工程界的重视。

通过长期的施工实践对钢筋混凝土梁裂缝产生的原因有一定的总结。

1.2.1材料质量混凝土所采用的材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

袁观锡等人也认为钢筋混凝土裂缝产生的原因与选材有直接的关系，应选用级配良好的骨料，严格控制砂、石含量，避免外掺料不合理的现象。

混凝土的搅拌、运输、浇捣、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，也是产生裂缝的直接原因。

[2]1.2.2 施工质量由于混凝土标号偏低、受力钢筋截面偏小、截面尺寸不符合设计等而导致混凝土梁出现裂缝。

由于施工工艺不合理，施工质量低劣，可能产生各种形式的裂缝。

裂缝出现的部位和走向因产生的原因而异。

预制钢筋混凝土梁在运输、吊装的过程中，由于支撑不合理、吊点位置不符，以及较大的振动或冲击荷载，也会导致钢筋混凝土梁出现裂缝。

1.2.3 工程设计工程设计欠周全，也是引起混凝土梁产生裂缝的一个重要原因之一。

钢筋混凝土梁的截面不够、梁的跨度过大、高度偏小，或者由于计算错误，受力钢筋截面偏小、配筋位置不当、节点不合理、结构缝设置不妥等因素，均容易导致混凝土梁出现结构裂缝。

1.2.4温度变化温度裂缝是粗裂缝产生的重要原因，一般出现在配筋薄弱处。

在浇筑混凝土时，由于混凝土内外温差过大，容易引起较大的温度应力，当混凝土温度应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土机会开裂；另外，混凝土在降温收缩时，由于受约束内部产生拉应力，当混凝土拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土也容易开裂。

1.2.5养护方法目前在混凝土施工中采用的养护方法基本沿用过去简易的方法，这种方法已远不适应泵送混凝土的较大温度收缩变形要求。

1.2.6功能改变在使用过程中，改变原来使用功能，将办公室改为仓库，屋面加层、使用不当、增大梁上荷载等均会出现裂缝。

2、抗弯承载力2.1钢-混凝土组合梁目前，钢-混凝土组合梁多采用栓钉剪力连接件形式，其抗弯承载力不仅受到自身材料强度、截面尺寸的影响，还要受到界面剪力连接件数量和混凝土翼板内横向配筋率的影响。

国内一些学者对此进行了研究[3]，但由于研究的角度和形式各不相同，其成果不便于在工程中得到直接应用。

2.1.1弹性受弯承载力的计算基本假定 （1）、刚才和混凝土均为理想的弹性体；（2）、钢材和混凝土板之间的滑移很小，可以忽略不计，组合截面的应变保持平面； （3）、在正弯矩作用下，计算混凝土板面积时不扣除其中受拉开裂的部分； （4）、在正弯矩作用下，不考虑混凝土板中的钢筋作用；（5）、中间支座两侧负弯矩区混凝土板受拉开裂区段的长度，各为该跨的0.15倍；在确定截面刚度时，只计入该区段的钢筋，不计入该区段的混凝土板。

2.1.2、截面特征（1）、混凝土板的换算宽度按弹性理论计算时，应该根据应变相同且总内力不变的原则，将受压混凝土板的有效宽度b 折算成与刚才等效的换算截面宽度。

短期荷载作用下 长期荷载作用下 ()/2c eqE bα/e q e E b b α=（2）、换算截面重心轴（中和轴）的位置若取组合梁的底边为基线，在短期荷载作用下，课的组合截面的重心轴距组合截面底边的距离i i sc iA y y A ∑=∑（3）、换算截面绕重心轴的惯性矩以组合截面底边为基线，将混凝土界面换算成钢梁截面，则组合梁换算截面绕重心轴的惯性矩按下式计算22()sc i i i i i iI I A y I A y =∑+=∑+∑2.1.3、截面计算（1）、正弯矩作用下的正应力计算当组合梁下设有临时支撑时，按一个阶段受力设计，如果其中的永久荷载不是很大，这是不考虑混凝土徐变的影响，梁上的全部荷载由组合截面承受，其正应力可按下式计算： 对钢梁部分 对混凝土部分ysS CMI σ=y c E s cMIσα=当组合梁下不设临时支撑时，按两个阶段受力设计，这是长期荷载作用下混凝土徐变的影响可以不考虑，其正应力可按下式计算：对钢梁部分 对混凝土部分12g Is SscM y M y I I σ=+2c E s cM yIσα=（2）、负弯矩作用下的正应力计算当组合梁下设有临时支撑时，按一个阶段受力设计，梁上的全部荷载有组合截面承受，其正应力可按下式计算：对钢梁部分 对混凝土部分s ssM y I σ=-2c E s cM yIσα=当组合梁下不设临时支撑时，按两个阶段受力设计，其正应力可按下式计算：对钢梁部分 对混凝土部分112g s sssM y M y I I σ=--2s s sM yIσα=-2.2钢筋混凝土梁2.2.1 现有承载力计算方法钢筋锈蚀对构件抗弯承载力的影响主要表现在4个方面:钢筋截面面积减小、构件截面尺寸相应变小、钢筋强度降低，以及钢筋与混凝土之间的粘结性能退化。

对于锈蚀引起的前3个因素，在承载力计算中相对容易考虑，且概念上也较明确;对于粘结退化的影响，目前则主要是通过钢筋与混凝土的协同工作系数来考虑，并且在试验基础上给出了该系数的计算公式。

现有锈蚀钢筋混凝土梁的承载力计算方法是，先根据锈蚀程度确定钢筋与混凝土的协同工作系数，再考虑钢筋锈蚀损伤后的实际截面面积和屈服强度，最后按混凝土规范中完好构件承载力公式计算锈蚀梁的抗弯承载力。

从现有的计算方法来看，计算锈蚀钢筋混凝土梁承载力的关键是确定钢筋与混凝土的协同工作系数。

本文中选择了不同的损伤指标，如裂缝宽度、钢筋截面损失率、锈蚀损伤范围[4]等，建议了协同工作系数的取值方法。

2.2.2抗弯承载力计算根据构件锈蚀后的截面配筋指标和钢筋锈蚀程度计算极限状态下受拉钢筋的强度利用系数，即可确定锈蚀钢筋的极限应力，再按规范中计算完好混凝土梁的方法计算锈蚀构件的承载力[5-6]在极限状态下，根据截面平衡条件可得1c sc sc scf bx f A αα=式中:a ，为等效矩形的应力值与轴心抗压强度设计值的比值，当混凝土强度等级不超过C50时，取al= 1.0;x 为等效矩形应力的混凝土受压区高度。

由于现行规范GB 50010-2002中提高了安全度水平，承载力计算中采用的是轴心抗压强度，为了尽量反映试验构件的实际承载力，在验证计算时，混凝土强度仍采用规范GBJ10-89中的弯曲抗压强度。

3、结束语对钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土梁进行上述对比和研究，钢-混凝土组合梁是利用钢材宜于受拉,混凝土宜于受压的特点,通过剪切连接件将钢梁与混凝土板连接成为整体而共同工作的一种新型承重构件。

它兼有钢梁和钢筋混凝土梁的优点,具有良好的经济效益和社会。

钢筋混凝土梁也被广泛应用，但是钢筋混凝土结构抗裂性较差，受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制的结构，要满足这些要求就需要提高工程造价。

应用的同时要注意其的缺点，所以一定要合理的选择适合的梁。

参考文献[1] 聂建国，张眉河.钢—混凝土组合梁负弯矩区板裂缝的研究.清华大学学报（自然科学版），1997,6[2]袁观锡.小议钢筋混凝土常见裂缝产生的原因及预防措施[J].施工技术，2008:60.[3] 张琪胡夏闽王干.钢-混凝土组合梁纵向抗剪非线性分析[J].南京工业大学学报：自然科学版,2005,27(5):37-41.[4]任宝双，钱稼茹，聂建国.在用钢筋棍凝土简支桥面梁受弯承载力估算[J].工业建筑，2000,3000:2933 .RE N B a-o sh ua ng ,QIAN Jia-ru,NIEJ ian-guo.E valuati on o f B ea rin g Capacity in Bending forE xisting Sim pl y S u pp ortedR C BridgeB eams[ J ]. I ndustrial Co nst ru cti on ,20 00,30(11):29-33.[5]金伟良，赵羽习.锈蚀钢筋混凝土梁抗弯强度的试验研究[J] .工业建筑，2001,31(5):9-11. JIN W e i-l ian g ,Z HAO Y u-xi.T estS tudyo nB ending Str en gt h of C or roded Reinforced Concrete Beams [J] .I n d us tri al C o nstruction,20 01,31(5):9-11.[6]牛荻涛，卢梅，王庆霖.锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法研究[J].建筑结构，2002,32 (1 0) :1 4- 17 .-.。

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组合结构图

组合结构图

组合结构图1.概述UML中的组合结构图（Composite Structure Diagram）是一种静态视图，用来表示一个类元或协作的内部结构。

一个典型的组合结构图如图1所示，该图描述了一个船的内部构造，包含一个螺旋桨和发动机，两者之间通过传动轴连接。

图1. 组合结构图2.基本表示符号组合结构图的基本元素有部件、接口、端口以及连接器、协作和结构化类元。

2.1 部件（Part）部件是类元的结构化成员，它描述了一个实例在该类元实例内部所扮演的角色，是一个类或者构件内部的组成单元。

例如，如果一个图包含一组图形元素，那么，这些图形元素就可以作为该图的部件。

在UML中，部件符号表示为类元中的一个矩形，如图2所示：图2. 部件2.2 端口（Port）端口是类元与外部系统进行交互的纽带。

在UML中，端口符号表示为一个小长方形，如图3所示：图3. 端口2.3 接口（Interface）接口是一种类元，它定义了一组操作，以及一些公共属性。

UML提供了多种方法表示接口，图4给出了接口的两种图形表示：图4. 接口用圆圈符号表示的接口，不显示任何接口操作。

类元所实现的接口，称为供给接口（Provided Interface）。

类元所需要的接口，称为需求接口（Required Interface）。

供给接口和需求接口如图5所示：图5. 供给接口和需求接口2.4 连接器（Connector）连接器是一种端口之间的关联。

基本的连接器有：装配连接器（Assembly Connector）和委托连接器（Delegate Connector）。

两个内部部件之间的连接器是装配连接器。

在UML中，装配连接器有两种表示方式：1）直接使用一条实线连接两个不同端口来表示；2）使用供应接口和需求接口的连接来表示。

装配连接器如图6所示：图6. 装配连接器委托连接器用于定义组件的外部端口和接口的内部运作，在UML中，委托连接器表示为一个带有« delegate »关键字的箭头，如图7所示：图7. 委托连接器2.5 协作（Collaboration）协作描述了一组结构，以及结构之间的交互。

组合结构

组合结构


二、平衡荷载的影响 特性二： 特性二：如果只在静定结构的某一几何不变部 分作用一组平衡力系，则结构其余部分的内力为零。 分作用一组平衡力系，则结构其余部分的内力为零。 平衡力系
q
FP
B A
FP /2
C
D
3a
a
4aq 2a
2a
E
FP /2
三、等效荷载变换的影响 特性三： 特性三：作用在静定 结构的某一几何不变体上 的荷载，作等效变换时， 的荷载，作等效变换时， 不影响其它部分的内力。 不影响其它部分的内力。
A
(a) A FP/2 FP B FP/2 A FP/2
(b) FP (c) B FP/2 (d)
五、温度改变、支座移动等的影响 温度改变、
温度改变、 温度改变、支座移动及制造不精确在静定结构中不引 起支座反力和内力。 起支座反力和内力。
温升
温升
本章结束，课后认真复习！ 本章结束，课后认真复习！
8 FN（kN） ） C
F C Mz（kN ·m ）
（g） ）
（h） ）
（i） ）
§6-6 静定结构的特性
一、结构的基本部分和附属部分受力的影响
A FP1
Ⅰ
B
C
FP2
Ⅱ
D
E FP3
F
Ⅲ
特性一： 特性一：当静定结构由基本部分和附属部分组 成时，附属部分上的荷载对基本部分有影响， 成时，附属部分上的荷载对Байду номын сангаас本部分有影响，而基 本部分上的荷载对附属部分无影响。 本部分上的荷载对附属部分无影响。
（a） ） （b） ）
FCx
C FNBD
0.5m
FP
B A
解
组合结构连接方式

组合结构连接方式

组合结构连接方式组合结构连接方式是指在建筑、工程或其他领域中，通过将不同的组件或元素连接在一起，形成一个整体结构的方法。

这种连接方式可以使结构更加稳固、坚固，并且能够满足特定的设计要求。

下面将介绍几种常见的组合结构连接方式。

1. 螺栓连接：螺栓连接是一种常见的组合结构连接方式。

它通过将螺栓穿过两个或多个构件，并用螺母拧紧，将它们紧密地连接在一起。

螺栓连接具有拆卸方便、可重复使用等优点，适用于需要经常拆卸和更换的场合。

2. 焊接连接：焊接连接是通过熔化两个或多个构件的材料，并使它们在冷却后形成一个整体的连接方式。

焊接连接具有连接强度高、密封性好等优点，适用于要求连接牢固、密封性要求高的场合。

3. 榫卯连接：榫卯连接是一种传统的木结构连接方式。

它通过在构件的端部制作凸榫和凹榫，然后将它们互相嵌入，形成一个稳固的连接。

榫卯连接具有结构简单、美观大方等优点，适用于木结构建筑和家具制作等领域。

4. 榫接连接：榫接连接是一种常见的石材结构连接方式。

它通过在石材构件的边缘制作凸榫和凹榫，然后将它们互相嵌入，形成一个牢固的连接。

榫接连接具有连接稳固、美观大方等优点，适用于石材建筑和雕塑制作等领域。

5. 榫槽连接：榫槽连接是一种常见的金属结构连接方式。

它通过在金属构件上制作凸榫和凹槽，然后将它们互相嵌入，形成一个坚固的连接。

榫槽连接具有连接强度高、抗震性好等优点，适用于金属结构建筑和机械制造等领域。

6. 胶粘连接：胶粘连接是一种常见的材料连接方式。

它通过使用胶水或粘合剂将两个或多个构件粘合在一起，形成一个牢固的连接。

胶粘连接具有连接面积大、连接强度高等优点，适用于需要连接面积大、密封性要求高的场合。

以上是几种常见的组合结构连接方式。

不同的连接方式适用于不同的场合，设计者需要根据具体的要求选择合适的连接方式。

通过合理选择和应用组合结构连接方式，可以使结构更加稳固、坚固，并且满足特定的设计要求。

组合结构设计规范

组合结构设计规范

组合结构设计规范组合结构设计是软件工程中一种常见的设计模式，它可以有效地组织和管理大型复杂系统的代码结构。

在进行组合结构设计时，应该遵循一些规范，以保证代码的可读性、可维护性和可扩展性。

下面就是一些组合结构设计的规范：1. 模块化设计：将系统分解为多个模块，每个模块负责一个特定的功能。

模块之间应该具有清晰的接口定义，模块内部的实现应该尽可能地隐藏起来，让外部调用者只关心模块的功能而不关心具体的实现细节。

2. 单一职责原则：每个模块或类应该只负责一个特定的功能，不要把多个不相关的功能放在同一个模块中。

这样可以使代码更加清晰、易于理解和维护。

3. 接口设计：定义清晰、简洁和易于理解的接口，接口应该只暴露必要的方法和属性，避免暴露过多的内部实现细节。

4. 依赖倒置原则：模块之间应该通过接口的方式进行通信，而不是直接依赖于具体的实现类。

这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的可维护性和可扩展性。

5. 组合关系设计：在组合结构中，通常存在父子关系或者容器和内容的关系。

应该合理地定义和使用这些关系，确保它们符合实际需求，并能够有效地组织和管理代码。

6. 错误处理和异常设计：在组合结构中，可能会发生各种错误和异常情况。

应该合理地处理这些错误和异常，以保证系统的稳定性和可靠性。

错误处理代码应该被封装到独立的模块中，以便于复用和维护。

7. 名称和命名规范：模块和类的名称应该简洁、具有描述性，并遵循一定的命名规范。

变量和方法的命名应该具有描述性，可以清楚地表达出其用途和功能。

8. 注释和文档：在组合结构设计中，应该为代码添加适当的注释和文档，以便于其他人理解和使用代码。

注释应该清晰、简洁，文档应该详细、全面。

9. 单元测试：对于每个模块或类，应该编写相应的单元测试用例，以验证其功能的正确性和稳定性。

单元测试应该覆盖所有可能的边界情况和异常情况，确保代码在不同环境下都能够正常运行。

10. 设计模式的使用：在进行组合结构设计时，可以合理地运用一些常用的设计模式，如工厂模式、观察者模式、策略模式等，以提高代码的灵活性和可复用性。