文档介绍：山东科技大学钢结构工程研究所王来钢-混凝土组合结构一、组合梁的优点当楼层采用钢筋混凝土板和钢梁时,宜按钢-混凝土组合梁结构设计。钢-混凝土组合梁是指通过抗剪连接件将钢梁和混凝土板连成整体的横向承重构件。(1)组合梁截面中混凝土主要受压,钢梁受拉,充分发挥材料特性,承载力高。承载力相同时,比非组合梁节约钢材达15%-25%。(2)混凝土板参加梁的工作,梁的刚度增大。楼盖结构的刚度要求相同时,采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。组合梁用于高层建筑,不仅降低楼层结构高度,且显著减轻对地基的荷载。(3)组合梁的翼缘板较宽大,提高了钢梁的侧向刚度,提高了稳定性。改善了钢梁受压区的受力状态,增强抗疲劳性能。(4)可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载,无需设置支撑,加快施工速度。(5)抗震性能好。 (6)在钢梁上便于地焊接托架或牛腿,供支撑室内管线用,不需埋设预埋件。第三节钢-混凝土组合梁的组成和构造钢-混凝土组合梁的主要缺陷是钢材易于锈蚀及防火性能不如钢筋混凝土。解决钢材锈蚀问题:①采用低合金钢材,这种钢材表面锈蚀后可形成保护层,阻断锈蚀继续向内部发展;②采用高质量的防锈蚀油漆。二、钢梁的截面形式组合梁中钢梁的截面形式多样,如图所示。组合梁中钢梁的截面形式工字钢梁——在跨度小、荷载轻的组合梁中,一般采用小型工字钢;荷载较大时,可在工字钢下翼缘加焊一块钢板条,形成不对称工字形截面;跨度大时,也可采用焊接成型的不对称工字钢。工字钢可通过抗剪连接件与混凝土板组合,也可将上翼缘埋入混凝土板中,此时不需设抗剪连接件。箱形钢梁——适用于公路和铁路桥梁及大跨度重载大梁。轻钢桁架梁及普通钢桁架梁——轻钢桁架用角钢做上弦,用圆钢做下弦及腹杆;普通钢桁架的杆件采用双角钢或单角钢。桁架上弦用抗剪连接件与混凝土板组合,或将桁架上弦节点伸入混凝土板中与混凝土板的连接件,以减小上弦杆型钢的截面尺寸。蜂窝式梁——将工字钢沿腹板纵向割成锯齿形的两着,然后错开对齐焊接凸出部分,形成腹部有六角形开孔的蜂窝式梁,不仅节省钢材,还增大了梁的承载力和刚度。桁架梁和蜂窝式梁适用于跨度较大、荷载较轻的多层建筑。设备管线可穿过梁的空腹处,不需另占楼层空间。组合梁可以加设混凝土板托(图(d)),以增大混凝土板与钢梁间的中心距,使钢梁全截面基本上处于受拉区,提高组合梁的抗弯能力、抗剪能力和刚度。三、、抗剪能力、刚度的要求:简支组合梁的高跨比为1/18-1/12,一般取1/15。混凝土板厚通常取截面高度的1/3左右,一般采用100mm,120mm,140mm,160mm;荷载特别大的平台结构或桥梁结构的混凝土板厚可采用180mm,200mm甚至300mm。采用压型钢板的组合楼盖中,压型钢板的凸肋顶面至混凝土板顶面的距离不小于50mm。钢梁的截面高度ha不宜于截面总高度h的1/。为保证组合梁腹板的局部稳定性,可按《钢结构设计规范》要求设置加劲肋。组合梁边梁混凝土翼缘板的构造应满足图示要求。有托板时,伸出长度不应小于hc2;无托板时,应同时满足伸出钢梁中心线不小于150mm、伸出钢梁翼缘边不小于50mm的要求。,并符合最小配筋量要求。横向钢筋应沿梁纵向均匀布置,其下部水平段应布置在距钢梁上翼缘50mm的范围内,因为受到连接件的局部压力作用,钢梁上翼缘附近的混凝土较易劈裂,需要配置钢筋予以加强。在混凝土板边缘到最近一排连接件中心e<300mm的距离的边梁中,横向钢筋应绕过连接件做成U形筋。以保证其有足够的锚固长度,防止由于连接件引起的混凝土板的纵向劈裂。当使用栓钉连接件时,,同时,混凝土板边缘到栓钉中心线的距离应大于6d。底部横向钢筋的间距,不应大于连接件伸出钢筋上方长度的8倍,且不超过600mm。此外,上部横向钢筋应满足混凝土板受力钢筋的构造要求。,;板托的外形应满足图所示的构造要求,板托边缘距连接件外侧的距离不得小于40mm,板托外表轮廓应在自连接件根部算起的45°仰角之外。;叠接连接方式。四、抗剪连接件抗抗剪连接件的形状:既能抵抗剪切滑移又能抵抗掀起作用。常用的抗剪连接件类型:栓钉、槽钢、弯筋以及方钢、T形钢连接件等。宜优先采用栓钉连接件,因其施工方便快速,受力性能好,单位承载力用钢量最少。其次是槽钢连接件。连接件的布置需注意与纵向剪力方向的关系,以有利于抵抗连接件被掀起,避免混凝土发生劈裂。