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1、钢混组合结构型钢混凝土梁课件1钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构土木工程专业土木工程专业本科本科课程教学课程教学 第第5 5章章 型钢混凝土型钢混凝土梁梁 2013.10 2013.10 主主 讲：讲： 陈陈 建建 锋锋 钢混组合结构型钢混凝土梁课件2钢钢混凝土组合混凝土组合梁梁的分类的分类梁梁钢包混凝土钢包混凝土混凝土包钢混凝土包钢型钢混凝土型钢混凝土拉区拉区钢钢压区压区混凝土混凝土本章内容本章内容钢混组合结构型钢混凝土梁课件3从设计角度从设计角度依据依据建设部行业标准建设部行业标准型钢混凝土组合结构技术规程型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）冶金部行业标准冶金部行业标准钢骨混
2、凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程（YB9082-97）平截面假定基础上的平截面假定基础上的极限平衡法极限平衡法一般叠加法、简单叠加法一般叠加法、简单叠加法第第5 5章章 型钢混凝土型钢混凝土梁梁 方法一方法一方法二方法二钢混组合结构型钢混凝土梁课件4钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构涉及的主要规范涉及的主要规范 钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003 钢钢混凝土混凝土组合结组合结构构 钢管混凝土结构设计与施工规程钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28：90 圆圆 矩形钢管混凝土结构设计与施工规程矩形钢管混凝土结构设计与施工规程CECS159：2004 方方 梁梁 板板 柱柱
3、 型钢混凝土组合结构技术规程型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2001钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程YB9082-97钢混凝土组合结构设计规范钢混凝土组合结构设计规范DL/T5085-1999钢混凝土组合结构楼盖设计与施工规程钢混凝土组合结构楼盖设计与施工规程YB9238-92钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程YB 9082-2006 CECS 230-2008 高层建筑钢混凝土混合结构设计规程高层建筑钢混凝土混合结构设计规程型钢混凝土型钢混凝土梁梁 钢混组合结构型钢混凝土梁课件5型钢混凝土组合梁型钢混凝土组合梁设计内容设计内容设设计计内内容容方法方法一一方方法法
4、二二平截平截面假面假定基定基础上础上的的极极限平限平衡法衡法正截面抗弯正截面抗弯斜截面抗剪斜截面抗剪挠度验算挠度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算一般一般叠加叠加法、法、简单简单叠加叠加法法（JGJ138-2001）（YB9082-97）（YB9082-2006）对应标准对应标准混凝土梁混凝土梁的理论的理论钢混组合结构型钢混凝土梁课件6 型钢混凝土梁型钢混凝土梁是在混凝土中主要配置轧制或焊接是在混凝土中主要配置轧制或焊接的的型钢型钢，其次配有适量的纵筋和箍筋。这种结构形式，其次配有适量的纵筋和箍筋。这种结构形式的梁，我们把它称为型钢混凝土梁。的梁，我们把它称为型钢混凝土梁。 5.1 概概 述述 钢混
5、组合结构型钢混凝土梁课件7钢混组合结构型钢混凝土梁课件8 型钢混凝土梁配置的型钢形式分为型钢混凝土梁配置的型钢形式分为实腹式实腹式型钢和型钢和空腹空腹式式型钢两大类。见图型钢两大类。见图5.1，本章，本章主要介绍主要介绍实腹式实腹式型钢梁。型钢梁。 由于在混凝土中配置了型钢，型钢混凝土梁的承载力，由于在混凝土中配置了型钢，型钢混凝土梁的承载力，刚度大大提高刚度大大提高，因而大大，因而大大减小了梁的截面尺寸减小了梁的截面尺寸，增加了房，增加了房间净空，即间净空，即降低了房屋的层高与总高度降低了房屋的层高与总高度，使其更适用于大，使其更适用于大跨，高层及超高层建筑中。跨，高层及超高层建筑中。 型钢
6、混凝土梁不仅强度高，刚度大，而且有型钢混凝土梁不仅强度高，刚度大，而且有良好的延良好的延性和耗能性能，性和耗能性能，尤其尤其适合于抗震区适合于抗震区的建筑。的建筑。 5.1 5.1 概概 述述钢混组合结构型钢混凝土梁课件95.2.15.2.1型钢型钢 1. 含钢率含钢率 含钢率含钢率是指型钢混凝土梁内的型钢截是指型钢混凝土梁内的型钢截面面积与梁全截面面积的比值。梁中面面积与梁全截面面积的比值。梁中的型钢含钢率宜大于的型钢含钢率宜大于4%，较为合理的，较为合理的含钢率为含钢率为5%8%。2. 型钢的级别、形式及保护层厚度型钢的级别、形式及保护层厚度 型钢混凝土梁中的型钢宜采用型钢混凝土梁中的型钢
7、宜采用Q235或或Q345钢钢 5.2 5.2 型钢混凝土梁的型钢混凝土梁的构造要求构造要求钢混组合结构型钢混凝土梁课件10 (1) (1) 钢混凝土梁中型钢的钢混凝土梁中型钢的型式宜采用对称截面型式宜采用对称截面的、充满型、的、充满型、宽翼缘的宽翼缘的实腹式实腹式型钢。充满型是指型钢受压翼缘位于梁截型钢。充满型是指型钢受压翼缘位于梁截面的受压区内，受拉翼缘位于梁截面的受拉翼缘内。面的受压区内，受拉翼缘位于梁截面的受拉翼缘内。 (2) (2)型钢可采用型钢可采用轧制轧制的或由钢板的或由钢板焊成的工字型钢焊成的工字型钢或或H型钢型钢，见图见图5.2.1a；为了便于剪力墙竖向钢筋或管道的通过也可为
8、了便于剪力墙竖向钢筋或管道的通过也可采用采用双槽钢双槽钢连接而成的截面形式，见图连接而成的截面形式，见图5.2.1b 钢混组合结构型钢混凝土梁课件11(3)(3)实腹式型钢的实腹式型钢的翼缘和腹板宽厚比翼缘和腹板宽厚比限值：表限值：表5.2.1 5.2.1 ( (4)4)型钢混凝土梁内的型钢板件型钢混凝土梁内的型钢板件( (钢板钢板) )厚度厚度不宜小于不宜小于6 6 ( (5)5)型钢混凝土梁的型钢混凝土梁的保护层厚度保护层厚度不宜小于不宜小于100100钢混组合结构型钢混凝土梁课件121.型钢上设置的抗剪连接件型钢上设置的抗剪连接件,宜采用栓钉宜采用栓钉,不得采用短不得采用短钢筋代替栓钉钢
9、筋代替栓钉.2.型钢混凝土梁中需要设置型钢混凝土梁中需要设置栓钉的部位栓钉的部位,可按可按弹性方弹性方法法,计算型钢翼缘外表面处的剪应力计算型钢翼缘外表面处的剪应力,相应于该剪应相应于该剪应力的剪力力的剪力,全部由栓钉承担全部由栓钉承担.3.栓钉应符合国家标准栓钉应符合国家标准GB10433圆柱头焊钉的圆柱头焊钉的规定规定4.型钢上设置的抗剪型钢上设置的抗剪栓钉直径规格栓钉直径规格，宜选用，宜选用19，或或22，其长度不宜小于，其长度不宜小于4倍栓钉直径。倍栓钉直径。5.栓钉的间距不宜小于栓钉的间距不宜小于6倍的栓钉直径。倍的栓钉直径。 5.2.25.2.2栓钉栓钉钢混组合结构型钢混凝土梁课件
10、131 1. .型钢混凝土梁中的型钢混凝土梁中的纵向受力钢筋纵向受力钢筋宜采用宜采用HRB335HRB335与与HRB400HRB400级热轧钢级热轧钢 筋。筋。2 2. .纵向受拉钢筋的纵向受拉钢筋的配筋率宜大于配筋率宜大于0.3%0.3%。3 3. .梁的受拉侧和受压侧纵向钢筋配置均梁的受拉侧和受压侧纵向钢筋配置均不宜超过两排不宜超过两排，且第二排只，且第二排只能在梁的两侧设置钢筋，以免影响梁底部混凝土浇筑的密实性能在梁的两侧设置钢筋，以免影响梁底部混凝土浇筑的密实性 4 4. .直径不宜小于直径不宜小于1616，间距不应大于，间距不应大于200200, ,纵筋以及与型钢骨架之纵筋以及与型
11、钢骨架之间的净距不应小于间的净距不应小于3030, ,和和1.51.5d d（d d为钢筋的最大直径）。为钢筋的最大直径）。5 5. .梁的截面梁的截面高度高度hw450hw450时时，应在梁的两侧面，沿高度每隔，应在梁的两侧面，沿高度每隔200200设置一根直径不小于设置一根直径不小于1010的纵向钢筋，且的纵向钢筋，且腰筋与型钢之间宜配置拉腰筋与型钢之间宜配置拉结钢筋，结钢筋，以增强钢筋骨架对混凝土的约束作用，并防止因混凝土收以增强钢筋骨架对混凝土的约束作用，并防止因混凝土收缩引起的梁侧面裂缝。缩引起的梁侧面裂缝。5.2.35.2.3纵向受力钢筋纵向受力钢筋钢混组合结构型钢混凝土梁课件14
12、1. 梁端梁端第一肢箍筋第一肢箍筋应设置在距柱边不大于应设置在距柱边不大于50处，处，非加非加密区密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍倍。2. 在梁的箍筋在梁的箍筋加密区段加密区段内，宜配置内，宜配置复合箍筋复合箍筋，且符合国，且符合国家标准混凝土结构设计规范家标准混凝土结构设计规范GB50010-2010的规的规定。定。3. 箍筋箍筋加密区长度加密区长度，箍筋最大间距和箍筋，箍筋最大间距和箍筋最小直径最小直径应满应满足足表表5.2.2的要求。的要求。 5.2.45.2.4箍筋箍筋钢混组合结构型钢混凝土梁课件154 .箍筋的箍筋的配箍率配箍率满足
13、如下要求：满足如下要求： 非抗震设计非抗震设计： svsv=0.24f=0.24ft t/f/fyvyv 抗震设计抗震设计： 对于抗震等级为一级时，对于抗震等级为一级时，svsv0.30 f0.30 ft t/f/fyvyv 对于抗震等级为二极时，对于抗震等级为二极时，sv sv 0.28 f0.28 ft t/f/fyvyv 对于抗震等级为三级时，对于抗震等级为三级时，svsv0.26 f0.26 ft t/f/fy y 钢混组合结构型钢混凝土梁课件16 5.2.5截面尺寸截面尺寸1. 型钢混凝土梁的截面宽度不应小于型钢混凝土梁的截面宽度不应小于300mm，主要是主要是为了浇筑混凝土方便。为
14、了浇筑混凝土方便。2. 为了确保梁的抗扭和侧向稳定，梁截面高度不宜大于为了确保梁的抗扭和侧向稳定，梁截面高度不宜大于其截面宽度的其截面宽度的4倍，且不宜大于梁净跨的倍，且不宜大于梁净跨的1/4。 5.2.6 混凝土强度等级混凝土强度等级 型钢混凝土梁混凝土强度等级不宜低于型钢混凝土梁混凝土强度等级不宜低于C30。 钢混组合结构型钢混凝土梁课件17在在oa段弹性阶段段弹性阶段 ， M-f曲曲线为直线线为直线 ；在在abab段段，首先在纯，首先在纯弯段开始出现裂缝弯段开始出现裂缝；大约加载；大约加载到极限荷载的到极限荷载的50%左时左时，裂，裂缝基本上出齐，该阶段中的型缝基本上出齐，该阶段中的型钢
15、和纵向受拉钢筋的受力仍处钢和纵向受拉钢筋的受力仍处于于弹性阶段弹性阶段5.3 5.3 型钢混凝土梁型钢混凝土梁正截面受弯正截面受弯承载力计算承载力计算5.3.1试验研究分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件18bc段：段：此时截面刚度大大降低，此时截面刚度大大降低，M-f曲线曲线明显弯曲明显弯曲。继续加载到。继续加载到极限荷载极限荷载80%时时，型钢，型钢受压翼缘受压翼缘出现水平出现水平粘结裂缝粘结裂缝，型钢型钢上翼缘达到受压屈服上翼缘达到受压屈服，仅有腹板中，仅有腹板中部的一部分截面尚处于弹性受力状态。部的一部分截面尚处于弹性受力状态。此时梁的截面刚度已很小，受压区混凝此时梁的截面刚度
16、已很小，受压区混凝土的应力发展显著加快，土的应力发展显著加快，M-f曲线接近曲线接近水平线水平线。 钢混组合结构型钢混凝土梁课件19cd段：段： 当荷载加到当荷载加到极限荷载极限荷载时，断续的时，断续的水水平粘结裂缝贯通，平粘结裂缝贯通，受压区混凝土受压区混凝土保护层保护层剥落剥落，受压，受压区混凝土被压碎区混凝土被压碎，型钢混凝，型钢混凝土梁宣告土梁宣告破坏破坏。de段：段： 此阶段梁的此阶段梁的受弯承载力主要依靠型受弯承载力主要依靠型钢维持钢维持，变形可以持续发展很长一段时，变形可以持续发展很长一段时间，间，延性性能比钢筋混凝土梁好。延性性能比钢筋混凝土梁好。钢混组合结构型钢混凝土梁课件2
17、0 通过通过实验发现实验发现，型钢混凝土梁达到，型钢混凝土梁达到最大承载力最大承载力之前，梁中的型钢之前，梁中的型钢截面的截面的应变分布与混凝土截面的应变分布基本上协调一致应变分布与混凝土截面的应变分布基本上协调一致，中和轴重，中和轴重合，且接近于直线分布合，且接近于直线分布 结果表明结果表明，型钢与混凝土的，型钢与混凝土的粘结粘结作用在受到作用在受到最大荷载之前一般不会最大荷载之前一般不会破坏破坏。二者能够很好的共同作用，因此，。二者能够很好的共同作用，因此，可假定可假定型钢混凝土梁中型钢型钢混凝土梁中型钢与混凝土的应变与混凝土的应变符合平截面假定符合平截面假定。5.3.15.3.1试验研究
18、分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件211.型钢混凝土梁正截面承载力型钢混凝土梁正截面承载力计算方法一计算方法一 （平截面假定基平截面假定基础上的础上的极限平衡法极限平衡法）对于配置充满型、实腹式型钢混凝土梁，其正截面对于配置充满型、实腹式型钢混凝土梁，其正截面受弯承载力计算，其行业标准受弯承载力计算，其行业标准JGJ1382001型钢混凝型钢混凝土组合结构技术规程土组合结构技术规程给出了如下计算方法。给出了如下计算方法。5.3.2 5.3.2 型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件22(1)基本假定基本假定 1）截面）截面应变保持平面应变
19、保持平面 2）不考虑混凝土的）不考虑混凝土的抗拉强度抗拉强度 3）受压边缘混凝土极限压应变）受压边缘混凝土极限压应变cucu取取0.0030.003，相应的，相应的最大应力取混凝土轴心抗压强度设计值最大应力取混凝土轴心抗压强度设计值1 1f fc c 。 4 4）受受压区混凝土压区混凝土的应力图形的应力图形简化为等效矩形简化为等效矩形，其高，其高度取按平截面假定的中和轴高度乘以系数度取按平截面假定的中和轴高度乘以系数1 1 。 5 5）型钢腹板型钢腹板的拉压应力图形均为梯形。在设计计算的拉压应力图形均为梯形。在设计计算时，时，简化为等效的矩形应力简化为等效的矩形应力图形。图形。5.3.2型钢混
20、凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件23 6）纵向钢筋的应力取等于钢筋应变与其弹性模）纵向钢筋的应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于设计值。受拉钢筋和型钢受拉量的乘积，但不大于设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变翼缘的极限拉应变susu取取0.010.01 （2 2）计算原则）计算原则 把型钢翼缘作为纵向受力钢筋的一部分，并把型钢翼缘作为纵向受力钢筋的一部分，并在下面的平衡方程式中分别增加了型钢腹板受弯在下面的平衡方程式中分别增加了型钢腹板受弯承载力项承载力项MawMaw和型钢腹板轴向力承载项和型钢腹板轴向力承载项NawNaw的确定，的
21、确定，它是通过对型钢腹板应力分布积分，再做一定的它是通过对型钢腹板应力分布积分，再做一定的简化求出来的。简化求出来的。 5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件24（3 3）承载力计算）承载力计算 1 1）计算简图）计算简图 型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算简图见下图型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算简图见下图 5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件252）计算公式）计算公式当当 ， 时时 awaafassycMahAfahAfxhbxfM)()()2(000101awafasyafas
22、ycNAfAfAfAfbxfxh1011xh1021awawfhtN0211)(2awawfhtM20211212221)1(2)()(215.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件26式中式中 -相对受压区高度相对受压区高度 -相对界限受压区高度相对界限受压区高度 -分别为型钢腹板的上端、下端至梁截面混凝土分别为型钢腹板的上端、下端至梁截面混凝土受压区上边缘距离与的比值；受压区上边缘距离与的比值； -型钢腹板承受的轴向合力型钢腹板承受的轴向合力 -型钢腹板承受的轴向合力对于型钢受拉翼缘型钢腹板承受的轴向合力对于型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力
23、点的距；和纵向受拉钢筋合力点的距； b12awNawM5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件273)3)公式适用条件公式适用条件 为了保证型钢混凝土梁发生破坏时，先是型钢为了保证型钢混凝土梁发生破坏时，先是型钢下翼缘和纵向受拉钢筋屈服，然后受压区混凝土被下翼缘和纵向受拉钢筋屈服，然后受压区混凝土被压碎，具有良好的塑性变形性能。截面受压区高度压碎，具有良好的塑性变形性能。截面受压区高度应满足：应满足： 为了保证型钢混凝土梁的型钢上翼缘和纵向受为了保证型钢混凝土梁的型钢上翼缘和纵向受压钢筋在破坏前达到屈服；截面受压区高度应满足：压钢筋在破坏前
24、达到屈服；截面受压区高度应满足：0hxbfatax5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件28 值可按平截面假定推导出：值可按平截面假定推导出： 2 2型钢混凝土梁正截面承载力型钢混凝土梁正截面承载力计算方法二计算方法二（叠加法、简单（叠加法、简单叠加法）叠加法） 对于型钢混凝土梁正截面受弯承载力验算，行业标对于型钢混凝土梁正截面受弯承载力验算，行业标准准YB9082-97YB9082-97钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程给出了如下计给出了如下计算方法。算方法。saybEff003.0211b5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计
25、算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件29（1 1）一般叠加计算方法）一般叠加计算方法 1 1）表达式）表达式 对于型钢混凝土梁正截面承载力计算的一般叠加法对于型钢混凝土梁正截面承载力计算的一般叠加法的表达式为：的表达式为： 式中式中 钢骨混凝土梁的弯矩设计值；钢骨混凝土梁的弯矩设计值； 梁中钢骨部分的受弯承载力及钢筋混凝土梁中钢骨部分的受弯承载力及钢筋混凝土部分的受弯承载力部分的受弯承载力 rcbussbyMMMMssbyMrcbuM5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件30 2）计算步骤）计算步骤 需要通过多次试算
26、，才能取得正确结果。需要通过多次试算，才能取得正确结果。（2）简单叠加法）简单叠加法 对于钢骨为对于钢骨为双轴对称双轴对称的充满型实腹型钢，即钢的充满型实腹型钢，即钢骨截面形心与钢筋混凝土截面的形心重合时，如图骨截面形心与钢筋混凝土截面的形心重合时，如图5.3.4，型钢混凝土梁的正截面受弯承载力可按下列，型钢混凝土梁的正截面受弯承载力可按下列方法计算。方法计算。 5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件315.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件321）计算公式）计算公式式中式中 型钢混
27、凝土梁型钢混凝土梁弯矩设计值弯矩设计值。 梁内梁内钢骨部分钢骨部分的受弯承载力；的受弯承载力； 梁内梁内钢筋混凝土部分钢筋混凝土部分的受弯承载力；的受弯承载力；2）钢骨的受弯承载力）钢骨的受弯承载力 型钢混凝土梁内钢骨的受弯承载力型钢混凝土梁内钢骨的受弯承载力Mssby，按下式计按下式计算：算： rcbussbyMMMMssbyMrcbuM5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件33式中式中 钢钢骨截面的弹性抵抗矩；骨截面的弹性抵抗矩； 钢骨截面塑性发展系数，对工字形截面的钢钢骨截面塑性发展系数，对工字形截面的钢骨骨 钢骨材料的抗压、抗拉强
28、度设计值；钢骨材料的抗压、抗拉强度设计值；3 3）钢筋混凝土部分受弯承载力）钢筋混凝土部分受弯承载力 a.型钢混凝土梁的钢筋混凝土部分，见图型钢混凝土梁的钢筋混凝土部分，见图5.3.5，其，其受弯承载力按下列公式计算：受弯承载力按下列公式计算： sssssssbyfWMssWss05. 1ssfrcbuM5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件34 0bsyrcbuhAfM2xhhboboeqcsysybfAfAfx15.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件35b. 型钢混凝土梁型钢混凝
29、土梁钢筋混凝土部分受压区钢筋混凝土部分受压区高度高度x，应符合下列要求：应符合下列要求： 梁截面的有效高度，即受拉钢筋截梁截面的有效高度，即受拉钢筋截面面积形心到梁截面受压区外边缘面面积形心到梁截面受压区外边缘的距离；的距离； 梁截面混凝土受压区扣除其中钢骨梁截面混凝土受压区扣除其中钢骨截面面积后的等效宽度。截面面积后的等效宽度。 0bbhxsybEf0033.0110bheqb5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件36 对于钢骨为充满型、对于钢骨为充满型、非对称非对称、实腹型的型钢、实腹型的型钢混凝土梁，即梁受压区的钢骨翼缘宽度小于梁受
30、混凝土梁，即梁受压区的钢骨翼缘宽度小于梁受拉区的钢骨翼缘宽度，拉区的钢骨翼缘宽度，见图见图5.3.65.3.6，其正截面承，其正截面承载力仍可按简单叠加法关于对称截面钢骨的计算载力仍可按简单叠加法关于对称截面钢骨的计算方法。只不过此时可将受拉翼缘大于受压翼缘的方法。只不过此时可将受拉翼缘大于受压翼缘的钢骨截面面积，作为型钢梁钢筋混凝土部分的外钢骨截面面积，作为型钢梁钢筋混凝土部分的外加受拉钢筋就行。加受拉钢筋就行。5.3.2型钢混凝土梁型钢混凝土梁正截面正截面承载力计算承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件37 对于钢骨为非充满型的实腹型钢，即钢骨偏置于梁载面受拉区的型钢混凝土梁，见图5.3.
31、6，其正截面受弯承载力的计算，可参照前面关于钢与混凝土组合梁的设计方法。5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件383.3.几种计算方法结果的比较几种计算方法结果的比较(1)(1)一般叠加法一般叠加法的计算结果，与理论计算方法（平的计算结果，与理论计算方法（平截面假定基础上极限平衡法）截面假定基础上极限平衡法）吻合较好吻合较好，但多数情况下，但多数情况下计算结果计算结果偏于安全偏于安全。上述两种方法的计算过程均比较。上述两种方法的计算过程均比较繁繁琐。琐。（2 2）简单叠加法与一般叠加法相比较，计算过程）简单叠加法与一般叠加法相比较，计算过
32、程简简单，单，但计算结果但计算结果偏于保守偏于保守。对于钢骨为对称配置的情。对于钢骨为对称配置的情况，简单叠加法与一般叠加法计算结果况，简单叠加法与一般叠加法计算结果相差不是太大相差不是太大。5.3.2型钢混凝土梁正截面承载力计算型钢混凝土梁正截面承载力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件39 例题例题5-15-1 某型钢混凝土梁截面尺寸为, 混凝土强度等级 型钢采用 钢，其型号为热轧型 钢 纵向钢筋 梁支座承受的负弯矩为 mmmmhb85045030C2/3 .14mmNfc8 . 01345QHH Zmm191222060023103069mmWWssa2/315mmNfffssaa400HR
33、BmKNM1278钢混组合结构型钢混凝土梁课件40解1.型钢截面的受弯承载力 2. 钢筋混凝土部分的弯距设计值 )(1015)(101 .101531510306905. 163mKNmmNfWMsssssssby)(26310151278mKNMMMssbyrcbu钢混组合结构型钢混凝土梁课件41 3. 3. 截面的有效高度截面的有效高度 假定采用假定采用4 4根钢筋，两排布置，根钢筋，两排布置，即即也可采用也可采用 4.4.求纵向受拉钢筋求纵向受拉钢筋 为计算方便，可不考虑受压区钢筋，若要考虑，为计算方便，可不考虑受压区钢筋，若要考虑，就要按构造要求假定受压钢筋的根数，就要按构造要求假定受
34、压钢筋的根数， )(77575850)702140(8500mmhb)(7754810274020mmhb钢混组合结构型钢混凝土梁课件42 直径和面积。或者是梁跨中的受力钢筋伸入支座直径和面积。或者是梁跨中的受力钢筋伸入支座后，把它看成受压钢筋后，把它看成受压钢筋. mansbcrcbusbhfM,26201068. 07754503 .140 . 110263384. 0)518. 05 . 01 (518. 0)5 . 01 (max,bbs965. 0)068. 0211 (21)211 (21s2608 .976775965. 036010263mmhfMAbyrcbus钢混组合结构型
35、钢混凝土梁课件43选用 4 d18 5.假定此题目已配两根受压钢筋，直径为,再在梁侧面各配置 根的构造钢筋，见图5.3.7。例5-2 同例题5-1，用平截面假定的极限平衡法确定梁 的纵筋，见图5.3.7。解 为方便计算，不考虑受压区所配置的受压钢筋，即取为零。1.计算界限相对受压区高度 18421017mmAs2min5748504500015. 0mmbhAs钢混组合结构型钢混凝土梁课件442.有效高度 由于1 根18，2根18， 529. 0100 . 20033. 0231536018 . 00033. 02151saybEff25 .254 mmAs2509mmAs2/360mmNfy
36、2/315mmNfa钢混组合结构型钢混凝土梁课件45则 也可采用近似方法直接求； )(5 .121315192203605 .25423605 .2542)219125(315192201103605 .2542403605 .2542mma)( 5 .7285 .1218500mmahh)(71961258502121250mmhh钢混组合结构型钢混凝土梁课件46 由于型钢翼缘的截面面积较大，就认为受拉区的形由于型钢翼缘的截面面积较大，就认为受拉区的形心在受拉翼缘截面形心处。心在受拉翼缘截面形心处。3.3.判别判别 假定假定 mmh1441912501198.05 .72814414401h
37、mmh70614485002969.05 .72870670602hxxh25.11101xxh25. 11102钢混组合结构型钢混凝土梁课件47则则 由平衡方程由平衡方程 及及 222222022122213134519226501523076213599650803155 .72812)25. 1 (5 . 2)969. 0198. 0()969. 0198. 0(21)25. 1 (5 . 2)()(21awawfhtMawaafassycuMahAfahAfxhbxfM)()()2(00010syAf0hx钢混组合结构型钢混凝土梁课件48解之得解之得 26313451922650152
38、307621359965080)2191255 .728(19220315)5 . 05 .728(5 .7284503 .140 . 1101278256.0)(5 .1865 .728256. 00mmhx0(2 .2335 .18625. 125. 114401mmxh)(2 .2335 .18625. 125. 170602mmxh钢混组合结构型钢混凝土梁课件49故假定成立故假定成立 又又 符合条件符合条件 )( 4 .3855 .728529. 05 .1860mmhxbmmtaxfa14419125)(14512157103155 .72812)969. 0198. 0(256.
39、05 . 2)(5 . 2021NfhtNawaw钢混组合结构型钢混凝土梁课件50由平衡方程由平衡方程由于由于解之得解之得 按构造要求，选用直径不低于按构造要求，选用直径不低于1616的钢筋的钢筋4根根通过对通过对例题例题5-1和和例题例题5-2的分析。用平截面假的分析。用平截面假定基础上的定基础上的极限平衡法计算比较复杂极限平衡法计算比较复杂（并且还先假定（并且还先假定了了为零）但为零）但能较好反映钢材与混凝土的共同工作能力能较好反映钢材与混凝土的共同工作能力。简单叠加法计算简单，但简单叠加法计算简单，但用钢量增加用钢量增加。01awafasyafasycNAfAfAfAfbxfafaafa
40、AfAf0syAf0sA2804mmAs2min5748504500015. 0mmbhAs钢混组合结构型钢混凝土梁课件515.4.15.4.1试验研究分析试验研究分析 试验试验研究表明，实腹式型钢梁斜截面的破坏研究表明，实腹式型钢梁斜截面的破坏与钢筋混凝土梁的斜截面破坏还是有较大差别与钢筋混凝土梁的斜截面破坏还是有较大差别的。的。根据其剪切破坏的形态不同分为根据其剪切破坏的形态不同分为三种类型三种类型：斜压：斜压破坏、剪压破坏和破坏、剪压破坏和剪切粘结剪切粘结破坏，见图破坏，见图5.4.15.4.1。5.4 5.4 型钢混凝土梁型钢混凝土梁斜截面抗剪斜截面抗剪承载力计算承载力计算钢混组合结构
41、型钢混凝土梁课件52（a）斜压破坏斜压破坏 (b) 剪压破坏剪压破坏 (c) 剪切粘结破坏剪切粘结破坏1.斜压破坏斜压破坏 发生条件：发生条件：破坏特征：破坏特征：当加载至混凝土开裂后，型钢的腹板承担着斜当加载至混凝土开裂后，型钢的腹板承担着斜裂缝截面上混凝土转移过来的剪应力，同时，对混凝土裂缝截面上混凝土转移过来的剪应力，同时，对混凝土拉拉、压变形起到有效的约束作用。压变形起到有效的约束作用。 5 . 10 . 15.4.1试验研究分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件53所以，混凝土的所以，混凝土的斜压短柱斜压短柱不可能在型钢屈服不可能在型钢屈服前达到极限压应变而压碎。只有在型钢屈服
42、后，前达到极限压应变而压碎。只有在型钢屈服后，这种约束作用才丧失，抗剪能力不断下降变形增这种约束作用才丧失，抗剪能力不断下降变形增大，最后，因混凝土斜压短柱被压碎而宣告梁破大，最后，因混凝土斜压短柱被压碎而宣告梁破坏，见图坏，见图5.4.1（a）。）。2.剪压破坏剪压破坏 发生条件：发生条件： ，且梁的含钢率较小时的且梁的含钢率较小时的情情况下，发生剪压破坏况下，发生剪压破坏 5 . 15.4.1试验研究分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件54破坏特征：破坏特征：首先出现垂直的弯曲裂缝。随着荷载的首先出现垂直的弯曲裂缝。随着荷载的继续增加，剪跨区段的弯曲裂缝发展到型钢翼缘继续增加，剪跨
43、区段的弯曲裂缝发展到型钢翼缘处，由于受到刚度较大的型钢约束，裂缝发展缓处，由于受到刚度较大的型钢约束，裂缝发展缓慢，当荷载进一步增大时，剪力也不断增大，梁慢，当荷载进一步增大时，剪力也不断增大，梁腹部在剪应力和弯曲应力共同作用下产生的主拉腹部在剪应力和弯曲应力共同作用下产生的主拉应力，使垂直弯曲裂缝发展为弯剪斜裂缝，并指应力，使垂直弯曲裂缝发展为弯剪斜裂缝，并指向加载点。此时，斜裂缝处的混凝土退出工作，向加载点。此时，斜裂缝处的混凝土退出工作，主拉应力由型钢来承担。当接近极限荷载时，型主拉应力由型钢来承担。当接近极限荷载时，型钢发生剪切屈服，与斜裂缝相交的箍筋也屈服，钢发生剪切屈服，与斜裂缝相
44、交的箍筋也屈服，剪压区的混凝土达到弯剪复合应力作用下的强度剪压区的混凝土达到弯剪复合应力作用下的强度被压碎而宣告破坏，见图被压碎而宣告破坏，见图5.4.1（b）5.4.1试验研究分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件553. 剪切粘结破坏剪切粘结破坏 当配箍较少且剪跨比较大时的情况下，发生剪当配箍较少且剪跨比较大时的情况下，发生剪切粘结破坏。切粘结破坏。型钢与混凝土的粘结力型钢与混凝土的粘结力要比钢筋与混要比钢筋与混凝土的粘结力凝土的粘结力差的多差的多，因此，在剪跨比较大情况下，因此，在剪跨比较大情况下，当荷载加到一定值时，型钢当荷载加到一定值时，型钢上、下翼缘附近产生劈上、下翼缘附近产
45、生劈裂裂缝，裂裂缝，并沿型钢翼缘水平方向发展，最终导致混并沿型钢翼缘水平方向发展，最终导致混凝土凝土保护层剥落保护层剥落。型钢混凝土梁宣告破坏。见图。型钢混凝土梁宣告破坏。见图5.4.1（c）。）。5.4.1试验研究分析试验研究分析钢混组合结构型钢混凝土梁课件56 影响型钢混凝土梁斜截面承载力的影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素有：主要因素有：剪跨比剪跨比、型钢、型钢腹板的含钢率腹板的含钢率及及型钢强度型钢强度、配箍率配箍率及箍筋及箍筋强度强度、型钢、型钢翼缘宽度与梁宽度之比翼缘宽度与梁宽度之比以及以及混凝土的强度混凝土的强度等等级。除此之外还有加载方式，型钢混凝土保护层厚度等。级。除此之
46、外还有加载方式，型钢混凝土保护层厚度等。 1. 1. 剪跨比剪跨比 当梁发生斜压破坏。规程一般是通过控制当梁发生斜压破坏。规程一般是通过控制型钢混凝土梁的截面尺寸来防止。型钢混凝土梁的截面尺寸来防止。 5 . 115.4.2影响影响型钢混凝土梁型钢混凝土梁斜截面斜截面承载力的主要承载力的主要因素因素钢混组合结构型钢混凝土梁课件57 斜截面发生剪压破坏斜截面发生剪压破坏。规程一般是通过受。规程一般是通过受剪承载力的验算来防止。若混凝土保护层厚度较小或者箍剪承载力的验算来防止。若混凝土保护层厚度较小或者箍筋配置不足，也发生剪切粘结破坏，规程一般是通过减小筋配置不足，也发生剪切粘结破坏，规程一般是通
47、过减小箍筋间距和肢距来防止。箍筋间距和肢距来防止。 的承载力往往是由弯曲应力控制，发生的的承载力往往是由弯曲应力控制，发生的破坏为破坏为弯曲破坏弯曲破坏。 剪跨比的大小对型钢混凝土梁斜截面受剪承载力大小剪跨比的大小对型钢混凝土梁斜截面受剪承载力大小的影响见图的影响见图5.4.2。即。即受剪承载力随着剪跨比的增加而降受剪承载力随着剪跨比的增加而降低。低。5 . 25 . 15.25.4.2影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素钢混组合结构型钢混凝土梁课件585.4.2影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素钢混组合结构型钢
48、混凝土梁课件592.型钢腹板的含钢率及型钢的强度型钢腹板的含钢率及型钢的强度 型钢腹板的含钢率型钢腹板的含钢率. .由图由图5.4.35.4.3可看出，型钢腹板的可看出，型钢腹板的含钢率不同，梁的拉剪强度不同。在一定范围内随着含含钢率不同，梁的拉剪强度不同。在一定范围内随着含钢率的增加，型钢混凝土梁的抗剪能力提高。当然，型钢率的增加，型钢混凝土梁的抗剪能力提高。当然，型钢的强度高，型钢混凝土梁的抗剪能力也高钢的强度高，型钢混凝土梁的抗剪能力也高 5.4.2影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素影响型钢混凝土梁斜截面承载力的主要因素钢混组合结构型钢混凝土梁课件603 .配箍率及配箍强度配箍率及配
49、箍强度 4.4.型钢翼缘宽度与梁宽度的比值（宽度比型钢翼缘宽度与梁宽度的比值（宽度比）5. 5. 混凝土强度等级混凝土强度等级 一般地说，随着混凝土强度等级的提高，型钢混一般地说，随着混凝土强度等级的提高，型钢混凝土梁的斜截面抗剪能力提高。凝土梁的斜截面抗剪能力提高。钢混组合结构型钢混凝土梁课件611.型钢混凝土梁型钢混凝土梁斜截面斜截面抗剪能力抗剪能力计算方法一计算方法一 对于配置充满型、实腹式型钢混凝土梁，其对于配置充满型、实腹式型钢混凝土梁，其斜截面受剪承载力计算，其行业标准斜截面受剪承载力计算，其行业标准JGJ138-2001型钢混凝土组合结构技术规程型钢混凝土组合结构技术规程给出了给
50、出了如下计算方法：如下计算方法： 5.4.3型钢混凝土梁型钢混凝土梁斜截面斜截面抗剪能力计算抗剪能力计算钢混组合结构型钢混凝土梁课件62(1) ).承载力计算方法承载力计算方法 表达式为表达式为 1)1)混凝土部分的受剪承载力混凝土部分的受剪承载力可表示为：可表示为： 2) 2)与斜裂缝相交的箍筋承担的受剪承载力可表示为：与斜裂缝相交的箍筋承担的受剪承载力可表示为： asvcVVVV0bhfVcc0hsAfVsvyvsv钢混组合结构型钢混凝土梁课件63 - 是与荷载作用形式及剪跨比大小有关的系数； 当荷载为均布荷载时， 取0.08， 取1.0。 当荷载为集中荷载时， 取 ，见图5.4.5。 取
51、1.0。 )5 . 1/(2 . 0钢混组合结构型钢混凝土梁课件64(2).(2).型钢部分的受剪承载力型钢部分的受剪承载力 在均布荷载作用下，型钢混凝土两抗剪达到极限在均布荷载作用下，型钢混凝土两抗剪达到极限状态时，型钢腹板的应力，基本上可取型钢纯剪状态状态时，型钢腹板的应力，基本上可取型钢纯剪状态时的剪切屈服强度时的剪切屈服强度则则 在集中荷载作用下，型钢的抗剪能力随着剪跨比的在集中荷载作用下，型钢的抗剪能力随着剪跨比的增加而降低见图增加而降低见图5.4.6。其腹板的抗剪强度为：。其腹板的抗剪强度为：aaff58. 031wwaahtfV58.0钢混组合结构型钢混凝土梁课件65则 aaff
52、58. 0wwaahtfV58. 0钢混组合结构型钢混凝土梁课件66(3)(3)承载力计算公式承载力计算公式均布荷载作用下：均布荷载作用下： 集中荷载作用下：集中荷载作用下：(4)计算公式及适用条件计算公式及适用条件wwasvyvccbhtfhsAfbhfV58. 008. 000wwasvyvccbhtfhsAfbhfV58. 05 . 12 . 000钢混组合结构型钢混凝土梁课件672.2.型钢混凝土梁斜截面抗剪能力型钢混凝土梁斜截面抗剪能力计算方法二计算方法二 对于型钢混凝土梁斜截面抗剪，行业标准对于型钢混凝土梁斜截面抗剪，行业标准YB908297YB908297钢骨混凝土结构设计规程钢
53、骨混凝土结构设计规程给出了如下给出了如下强度验算公式强度验算公式(1).(1).计算公式计算公式 045. 0bhfVccb10.00bhfhtfcwwassbussyVVV钢混组合结构型钢混凝土梁课件68（2 2）梁中钢骨受剪承载力）梁中钢骨受剪承载力 (3).(3).梁中钢筋混凝土梁中钢筋混凝土部分抗剪承载力按下式计算部分抗剪承载力按下式计算对于均布荷载作用下的矩形、对于均布荷载作用下的矩形、T T形和工形截面梁形和工形截面梁对于集中荷载作用下的各种截面梁对于集中荷载作用下的各种截面梁wwssvssyhtfV005 . 107. 0bsvyvbbccrcbuhsAfhbfV0025. 15
54、 . 12 . 0bsvyvbbccrcbuhsAfhbfV(4).公式适用范围公式适用范围 04 .0bbchbfV 025. 0bbcrcbuhbfV钢混组合结构型钢混凝土梁课件69 5.5.1.5.5.1.计算原则计算原则1.1.对于型钢混凝土梁在对于型钢混凝土梁在正常使用极限状态正常使用极限状态下的挠下的挠度，可根据梁的刚度，采用结构力学的计算方度，可根据梁的刚度，采用结构力学的计算方法法 。2.2.计算等截面梁挠度时，可计算等截面梁挠度时，可假定型钢梁的各同号假定型钢梁的各同号弯矩区段内的刚度相等弯矩区段内的刚度相等，其值取各区段内最大，其值取各区段内最大弯矩处截面的刚度。弯矩处截面
55、的刚度。 5.5 型钢混凝土梁的型钢混凝土梁的挠度挠度验算验算钢混组合结构型钢混凝土梁课件703.3.梁的挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作梁的挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的截面刚度用影响的截面刚度B B进行计算。进行计算。4.4.若使用上允许型钢混凝土梁在生产制作时预先起烘，若使用上允许型钢混凝土梁在生产制作时预先起烘，检验梁的挠度时，可将计算所得的挠度值减去施工时检验梁的挠度时，可将计算所得的挠度值减去施工时的起拱值。的起拱值。 5.5.2.5.5.2.挠度限值挠度限值1.1.型钢梁的最大挠度计算值，不应超过表型钢梁的最大挠度计算值，不应超过表5.5.15.5.
56、1中规定的中规定的限值。限值。2.2.型钢悬臂梁的最大挠度计算值，不应超过表型钢悬臂梁的最大挠度计算值，不应超过表5.5.15.5.1中规中规定的限值的定的限值的2 2倍。倍。 钢混组合结构型钢混凝土梁课件711.计算方法（一）计算方法（一） (1）计算结果表明，）计算结果表明， 符合平截面假定，梁截面的抗弯刚度可采用钢筋混符合平截面假定，梁截面的抗弯刚度可采用钢筋混凝土梁截面的抗弯刚度凝土梁截面的抗弯刚度与型钢截面抗弯刚度与型钢截面抗弯刚度叠加叠加的原的原则来计算。则来计算。 在型钢梁的刚度计算公式中，需要考虑荷载长期作在型钢梁的刚度计算公式中，需要考虑荷载长期作用对用对挠度影响的增大系数挠
57、度影响的增大系数(3(3）行业标准）行业标准JGJ138-2001JGJ138-2001型钢混凝土组合结构技术规型钢混凝土组合结构技术规程规定，程规定，当型钢混凝土梁的纵向受拉钢筋配筋率为当型钢混凝土梁的纵向受拉钢筋配筋率为0.3%0.3%1.51.5时，其荷载效应的标准组合和长期作用影时，其荷载效应的标准组合和长期作用影响下的短期刚度和刚度，分别按下式计算：响下的短期刚度和刚度，分别按下式计算：5.5.3 抗弯刚度计算抗弯刚度计算 钢混组合结构型钢混凝土梁课件722.2.计算方法（二）计算方法（二） 对于钢骨（型钢）截面为对于钢骨（型钢）截面为对称配置对称配置的钢骨（型钢）的钢骨（型钢）混凝
58、土梁，行业标准混凝土梁，行业标准YB908297YB908297钢骨混凝土结构设钢骨混凝土结构设计规程计规程给出了如下计算公式。给出了如下计算公式。aaccsEarcsIEIEBBB)75. 322. 0(skqkBMMMB)1(钢混组合结构型钢混凝土梁课件73(1(1）短期抗弯刚度）短期抗弯刚度 ssssfEbosssIEhAEB25 . 3162 . 0154. 1)1(1.1rckcMMbhAAsfste5 .0087.0bsrckskhAM钢混组合结构型钢混凝土梁课件745.6 型钢混凝土梁的型钢混凝土梁的裂缝裂缝验算验算 型钢混凝土梁的型钢混凝土梁的裂缝开展裂缝开展机理机理，基本上，基本上与钢筋混凝土与钢筋混凝土梁类似梁类似，但同时要考虑纵向受拉钢筋，型钢受拉翼缘和，但同时要考虑纵向受拉钢筋，型钢受拉翼缘和型钢部分腹板对受型钢部分腹板对受拉区拉区混凝土开裂的混凝土开裂的影
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