钢-混凝土组合梁
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钢-混凝土组合梁
钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁,通常其肋部采用钢梁,翼板采用混凝土板,两者间用抗剪连接件或开孔钢板连成整体。抗剪连接件是钢梁与混凝土板共同工作的基础,它沿钢梁与混凝土板的交界面设置。两种材料按组合梁的形式结合在一起,可以避免各自的缺点,充分发挥两种材料的优势,形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。近几年,钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它不仅可以很好地满足结构的功能要求,而且还具有良好的技术经济效益。
钢-混凝土组合梁的特点
钢-混凝土组合梁可以广泛的用于建筑结构和桥梁结构等领域。对比钢梁和钢筋混凝土梁,钢-混凝土组合梁具有以下主要特点:
(1)由于混凝土板与钢梁共同工作,可以充分发挥钢材与混凝土材料各自材料特性;另外,钢-混凝土组合梁与钢板梁相比节省钢材约20%-40%,可以降低造价。
(2)增大梁的截面刚度,降低梁的截面高度和建筑高度。
(3)组合梁的混凝土受压翼板增加了梁的侧向刚度,防止了主梁在使用荷载下的扭曲失稳。
(4)降低冲击系数,抗冲击、抗疲劳和抗震性能好。
(5)可以节省施工支模工序和模板,有利于现场施工。
钢-混凝土组合梁发展
钢-混凝土组合梁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,其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列,已经扩展成为第五大结构(组合结构),它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉,充分发挥钢材与混凝土的材料特性,实践表明,它兼顾钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,将成为结构体系的重要发展方向之一,作为组合结构体系中重要的横向承重构件的钢-混凝土组合梁在建筑及桥梁结构等领域必将具有广阔的应用前景。其发展过程大致经历以下四个阶段:
1、20世纪20年代--30年代。萌芽阶段。
钢一混凝土组合梁的研究始于1922年,MackayMH在加拿大Domion桥梁公司进行了两根外包混凝土钢梁试验,同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验,随后在30年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接构造方法,可以看到处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防火需要的外包混凝土钢梁及实用连接件的研究,而未考虑两者的组合工作效应,这一阶段探索性的研究为后续钢-混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。
编者按:梁的稳定及柱的抗震延性问题历来是工程技术研究人员关注的焦点,因为这关
系到结构的安全和材料能否有效发挥的问题。而现行设计规范中关于组合梁的稳定设计主
要沿用钢结构稳定计算方法。在局部失稳方面,采用限制钢梁腹板和翼缘的宽厚比来保证连
续组合梁塑性铰内力的有效重分布;在整体侧向失稳方面,采用钢梁的侧向失稳设计方法。
这些做法限制了组合梁的结构及经济性能的有效发挥。对于钢骨高强混凝土柱的延性,现行
规范是通过控制柱子的轴压力系数大小来保证的。其存在的问题:(1)对钢骨高强混凝土框架
短柱的轴压力系数限值没做规定;(2)对柱子仅规定了最小配箍率,没有考虑配箍率大小对柱
子轴压力系数限值的影响,这是不合理的。因此,对上述问题进行研究是非常必要的。
同济大学和大连理工大学分别对组合梁的失稳和钢骨高强混凝土短柱的延性开展了研
究,取得了一系列成果,这为我国相关规范的修订和工程设计提供了研究和理论基础。
钢一混凝土连续组合梁的稳定
陈世鸣
(同济大学土木工程学院 上海200092)
摘 要:连续组合梁的局部失稳和侧向失稳是影响承载能力的重要因素,我国现行设计规范对组合梁的稳定计算主
要沿用钢结构梁的设计方法,与组合梁实际失隐情况不符。为此,评述了近年来连续组合梁失稳方面的研究进展,介绍了英
国和欧洲规范以及AASHTO等有关稳定设计方法,可供工程设计人员参考。 关键词:连续组合梁局部失稳侧向失稳设计方法
STABILITY oF STEEL.CoNCRETE CoNTINUoUS CoMPOSITE BEAMS
Chen Shiming (Institute of Civil Engineering,Ton ̄i University Shanghai 200092)
Abstract:Local stability and lateral stability are two key factors that dominate the loadcarrying capacity of continuous composite beams. The design methods to stability of composite beams in the present Chinese codes are basically steel beams,which differ from the stability
浅议钢-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,在分析的基础上,加深对其的了解,从而知道钢-混凝土组合梁是组合结构中最常见的组合构件之一,是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁,它是由钢筋混凝土翼缘板,钢梁肋部和抗剪连接件组成的整体受力构件。钢与混凝土组合梁结构充分利用了钢材受拉性能好和混凝土受压性能好的特点,是将两种材料通过连接件组合成整体而共同工作发挥作用的一种新型结构。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。
关键词:钢-混凝土组合梁、钢筋混凝土梁、变形、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。
1、变形
1.1钢-混凝土组合梁
1.1.1 在荷载保持不变的情况下,由于混凝梁发生收缩徐变,组合梁的变形将不断增加。
1.1.2 混凝土的收缩徐变受到钢梁的约束,组合梁截面中将产生内力重分布,这种内力重分布也会对组合梁的长期变形产生影响[1]。
中国现行《钢结构设计规范))(G B50017,送审稿) [2] 和《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)[3]中均采用降低棍凝土弹性模量的方法来考虑混凝土收缩徐变对组合梁长期变形的影响,混凝土长期荷载作用下的有效弹性模量E为 E =E/k
式中:E为混凝土初始弹性模量;k为混凝土弹性模量折减系数。
钢-混凝土组合梁中的抗剪连接件
摘要
本文简单介绍了钢—混凝土组合梁结构组合作用的机理,列举了抗剪连接件的分类,介
绍了抗剪连接的试验方法和破坏形态以及一般的构造要求,着重介绍了栓钉连接的特点,受
力分析并列举了诸多国家规范中规定的栓钉承载力计算和设计方法,并介绍其构造要求,最
后简单介绍两种较为新型的抗剪连接件。 关键字:钢—混凝土组合梁;抗剪连接件;栓钉;抗剪承载力
1. 绪论
钢—混凝土组合结构是指由钢和混凝土两种材料组成,在荷载作用下具有整体作用,在
钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土
结构和钢结构并列,已经扩展成为第五大结构(组合结构)。它是通过连接件把钢梁和混凝
土板连接成整体而共同工作的构件:在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉。它充分发挥
钢材和混凝土二种材料的优点:同混凝土结构相比,可以减轻自重,减小构件截面尺寸,减
轻地震作用;同钢结构相比,可以减少用钢量,降低结构造价,增加结构的稳定性,增强结
构的防火性和耐久性。故因其兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、造价低的优点,
虽然在我国发展起步较晚,但近几年来取得了不少成就,在多层工业厂房、高层建筑、桥梁
结构等方面都已经得到了较好的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
钢—混凝土组合构件目前的主要形式有:钢—混凝土组合梁、型钢混凝土组合结构、钢
管混凝土组合结构、外包钢混凝土结构及压型钢板混凝土组合楼板等。当然,随着建筑材料、
设计理论和设计方法的不断发展,也出现了钢-混凝土组合框架结构、框架-核心筒混合结构
等一系列新型的结构形式。然而,在组合结构中抗剪连接是一个重要特征,抗剪连接件是将
钢梁与混凝土板组合在一起共同工作的关键部件。故本文将在钢—混凝土组合梁中的抗剪连
接方面进行一些探讨。
2. 钢-混凝土组合梁中的抗剪连接
2.1 组合结构的组合作用
组合结构的优越性在于结合了混凝土和钢材两种材料的的良好性能,充分利用材料和截