完全抗剪连接组合梁

国家级精品课程——钢结构设计1第17讲组合梁的设计楼面梁的设计钢梁的设计组合梁的设计组合梁：在钢梁上铺设钢筋混凝土板或压型钢板组合板，梁板共同工作，板可作为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，其强度和刚度提高。应用：钢结构的厂房、高层建筑及桥梁结构。优点：发挥材料的特性，承载力相同时，比非组合梁节约钢材15～25%。刚度要求相同时，组合梁比非组合梁减小截面高度26～30%。提高钢梁的侧向刚度和稳定性，改善受压区的受力状态。抗震性能好。国家级精品课程——钢结构设计2第17讲—组合梁的设计无组合作用梁变形图应力分布完全抗剪连接组合梁楼板钢梁抗剪连接件组合梁（整体承受荷载）楼板和钢梁独立发生弯曲变形；楼板和钢梁间相对剪切滑动；楼板和钢梁作为独立构件联合承担荷载。变形图应力分布1.组合梁的形式与特点国家级精品课程——钢结构设计3第17讲—组合梁的设计部分抗剪连接的组合梁抗剪连接件数量较少。抗剪连接件数量小于完全抗剪连接组合梁所需数量的50%，实际设计时不再考虑板梁的组合作用。压型钢板混凝土组合板作为翼板的组合梁，宜按部分抗剪连接组合梁设计。部分抗剪连接限用于跨度不超过20m的等截面组合梁。1.组合梁的形式与特点（续）国家级精品课程——钢结构设计4第17讲—组合梁的设计现浇混凝土楼板的板托板托的作用：扩大梁与板的承压面积，防止混凝土板的局部承压破坏；提高板在支承梁处的截面高度，进而提高板的抗冲切能力；组合梁截面高度增加，提高其截面刚度与承载力国家级精品课程——钢结构设计5第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算翼板的计算厚度：普通钢筋混凝土翼板：原厚度ho带压型钢板的混凝土翼板：hc（压型钢板顶面以上混凝土板厚度）翼板有效宽度be：be=bo+b1+b2（边梁）be=bo+2b2（中间梁）bo：钢梁（板托）顶部宽度b1：梁外侧的翼板计算宽度,min{l/6,6hc,s1}b2：梁内侧的翼板计算宽度,min{l/6,6hc,s0/2}国家级精品课程——钢结构设计6第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算组合梁正截面受弯承载力计算方法：（1）组合梁截面应力弹性分析方法用于直接承受动力荷载或组合梁中受压板件的宽厚比不符合表4-6(抗震等级2级)要求的组合梁的计算。（2）组合梁截面应力塑性分析方法用于不直接承受动力荷载，且组合梁中受压板件的宽厚比符合表4-6((抗震等级2级))要求的组合梁的计算。国家级精品课程——钢结构设计7第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算组合梁截面应力塑性分析方法的假定:在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受压应力均达到强度设计值；塑性中和轴受拉侧的混凝土强度设计值可忽略不计；塑性中和轴受压侧的混凝土截面均匀受压，并达到弯曲抗压强度设计值。要求：钢梁翼缘及腹板的板件宽厚比满足塑性设计要求。国家级精品课程——钢结构设计8第17讲—组合梁的设计cceAffhb1≤时，e1cMbxfy≤ec1c1c2MbhfyAfy≤1cceAffhb时，A:钢梁截面面积Ac:钢梁受压区截面面积2.组合梁的计算完全抗剪连接组合梁的强度计算:y1y2正弯矩作用区段的受弯承载力国家级精品课程——钢结构设计9第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算完全抗剪连接组合梁的强度计算:负弯矩作用区段的受弯承载力sst34(/2)stMMAfyy≤4ststw=/(2)yAftfss=MWfAst:翼板有效宽度范围内钢筋截面面积Ms:钢梁截面的全塑性弯曲承载力国家级精品课程——钢结构设计10第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算完全抗剪连接组合梁的强度计算:受剪承载力：视全部剪力由钢梁腹板承受：Vhtfwwv≤hw、tw:分别为钢梁腹板的高度和厚度；fv：塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值.钢梁局部稳定：板件宽厚比可偏于安全地按塑性设计的规定选取。国家级精品课程——钢结构设计11第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算部分抗剪连接组合梁的强度计算:正弯矩作用区段的受弯承载力：c,rv1c2urMnNyAfyfNnAfA/)(5.0cvrc)/(c1ecvrfbNnxrncvN全部荷载产生的正弯矩设计值；一个剪跨区的抗剪连接件数目；每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力.ru,M国家级精品课程——钢结构设计12第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算部分抗剪连接组合梁的强度计算:负弯矩作用区段的受弯承载力：)2/(,min43cvrststyyNnfAMMsfWMssp受剪承载力和局部稳定性：同完全抗剪连接组合梁。国家级精品课程——钢结构设计13第17讲—组合梁的设计2.组合梁的计算剪跨区段的划分：在混凝土翼板上的力取抗剪连接件所能传递的纵向剪力。沿组合梁跨长，以支座点、弯矩极值点和零点为界线，将梁划分为若干剪跨区段。组合梁抗剪栓钉的验算14正弯矩区剪跨段V=Af(塑性中和轴位于混凝土翼板内)V=behcfc(塑性中和轴位于钢梁截面内)负弯矩区剪跨段V=AstfstCV/nVN每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数：V:剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力n个栓钉连接件均匀分布于其剪跨区段内第17讲—组合梁的设计组合梁抗剪栓钉的验算15集中力作用时栓钉连接件的布置可将n个栓钉连接件按各分剪力区段的剪力图面积分配；然后各自均匀分布于分剪力区段。当抗剪连接键的设置受构造等原因的影响不能满足要求时，可采用部分抗剪连接设计法。CV/nVN2212/()nnAAA＝1112/()nnAAA＝第17讲—组合梁的设计国家级精品课程——钢结构设计16第17讲—组合梁的设计（1）为保证梁的刚度，组合梁的高跨比h/l不宜小于1/16～1/15；（2）为避免出现钢梁抗剪能力不足的不协调现象；组合梁截面的总高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍；（3）焊于钢梁受拉翼缘的栓钉直径≯翼缘板厚度的1.5倍；焊于无拉应力部位的栓钉直径≯翼缘板厚度的2.5倍；（3）栓钉的间距：沿梁轴线方向：s≥5d沿垂直于梁轴线方向：s≥4d距钢梁翼缘边的边距：s≥35mm（4）栓钉顶面保护层的厚度及栓钉高度:栓钉顶面保护层的厚度应≥15mm栓钉焊后高度应大于压型钢板总高度加30mm.（5）组合梁负弯矩区纵向钢筋锚固：应伸过梁的反弯点，并留出锚固长度和弯钩。组合梁的构造要求国家级精品课程——钢结构设计17第17讲—组合梁的设计小结：完全抗剪连接的组合梁计算★受弯承载力受剪承载力局部稳定性部分抗剪连接的组合梁计算抗剪栓钉的布置与计算