钢混组合结构-型钢混凝土梁.pptx

1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本章章内内容容2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二3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 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 4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二二平截面平截面假定基假定基础上的础上的极限平极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叠一般叠加法、加法、简单叠简单叠加法加法（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5 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 67 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。由由于于在在混混凝凝土土中中配配置置了了型型钢钢，型型钢钢混混凝凝土土梁梁的的承承载载力力，刚刚度度大大大大提提高高，因因而而大大大大减减小小了了梁梁的的截截面面尺尺寸寸增增加加了了房房间间净净空空，即即降降低低了了房房屋屋的的层层高高与与总总高高度度，使使其其更更适适用用于于大大跨，高层及超高层建筑中。跨，高层及超高层建筑中。型钢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85.2.15.2.1型钢型钢 1.含钢率含钢率 含含钢钢率率是是指指型型钢钢混混凝凝土土梁梁内内的的型型钢钢截截面面面面积积与与梁梁全全截截面面面面积积的的比比值值。梁梁中中的的型型钢钢含含钢钢率率宜宜大大于于4%，较较为为合合理理的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 型型钢钢混混凝凝土土梁梁中中的的型型钢钢宜宜采采用用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9 (1)(1)钢钢混混凝凝土土梁梁中中型型钢钢的的型型式式宜宜采采用用对对称称截截面面的的、充充满满型型、宽宽翼翼缘缘的的实实腹腹式式型型钢钢。充充满满型型是是指指型型钢钢受受压压翼翼缘缘位位于于梁梁截截面的受压区内，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 10(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100100111.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,不得采用不得采用短短钢筋代替栓钉钢筋代替栓钉.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,计计算算型型钢钢翼翼缘缘外外表表面面处处的的剪剪应应力力,相相应应于于该该剪剪应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121 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.直直径径不不宜宜小小于于1616，间间距距不不应应大大于于200200,纵纵筋筋以以及及与与型型钢钢骨骨架架之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.梁梁的的截截面面高高度度hw450hw450时时，应应在在梁梁的的两两侧侧面面，沿沿高高度度每每隔隔200200设设置置一一根根直直径径不不小小于于1010的的纵纵向向钢钢筋筋，且且腰腰筋筋与与型型钢钢之之间间宜宜配配置置拉拉结结钢钢筋筋，以以增增强强钢钢筋筋骨骨架架对对混混凝凝土土的的约约束束作作用用，并并防防止止因因混混凝凝土土收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131.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144.箍筋的箍筋的配箍率配箍率满足如下要求：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 15 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。为了浇筑混凝土方便。2.为为了了确确保保梁梁的的抗抗扭扭和和侧侧向向稳稳定定，梁梁截截面面高高度度不不宜宜大大于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。16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，裂缝，裂缝基本上出齐，该阶段中的型钢基本上出齐，该阶段中的型钢和纵向受拉钢筋的受力仍处于和纵向受拉钢筋的受力仍处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17bc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。18cd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。19 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试验研究分析试验研究分析201.型型钢钢混混凝凝土土梁梁正正截截面面承承载载力力计计算算方方法法一一（平平截截面面假假定定基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21(1)基本假定基本假定 1）截面）截面应变保持平面应变保持平面 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22 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23（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242）计算公式）计算公式当当 ，时时 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25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点的距；和纵向受拉钢筋合力点的距；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263)3)公式适用条件公式适用条件 为为了了保保证证型型钢钢混混凝凝土土梁梁发发生生破破坏坏时时，先先是是型型钢钢下下翼翼缘缘和和纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋屈屈服服，然然后后受受压压区区混混凝凝土土被被压压碎碎，具具有有良良好好的的塑塑性性变变形形性性能能。截截面面受受压压区区高高度度应满足：应满足：为为了了保保证证型型钢钢混混凝凝土土梁梁的的型型钢钢上上翼翼缘缘和和纵纵向向受受压钢筋在破坏前达到屈服；截面受压区高度应满足：压钢筋在破坏前达到屈服；截面受压区高度应满足：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27 值可按平截面假定推导出：值可按平截面假定推导出：2 2型型钢钢混混凝凝土土梁梁正正截截面面承承载载力力计计算算方方法法二二（叠叠加加法法、简简单单叠加法）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。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28（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 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29 2）计算步骤）计算步骤 需要通过多次试算，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305.3.2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311）计算公式）计算公式式中式中 型钢混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 型型钢钢混混凝凝土土梁梁内内钢钢骨骨的的受受弯弯承承载载力力Mssby，按按下下式式计计算：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32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：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33 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34b.型钢混凝土梁型钢混凝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。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35 对对于于钢钢骨骨为为充充满满型型、非非对对称称、实实腹腹型型的的型型钢钢混混凝凝土土梁梁，即即梁梁受受压压区区的的钢钢骨骨翼翼缘缘宽宽度度小小于于梁梁受受拉拉区区的的钢钢骨骨翼翼缘缘宽宽度度，见见图图5.3.65.3.6，其其正正截截面面承承载载力力仍仍可可按按简简单单叠叠加加法法关关于于对对称称截截面面钢钢骨骨的的计计算算方方法法。只只不不过过此此时时可可将将受受拉拉翼翼缘缘大大于于受受压压翼翼缘缘的的钢钢骨骨截截面面面面积积，作作为为型型钢钢梁梁钢钢筋筋混混凝凝土土部部分分的的外外加受拉钢筋就行。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36 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5.3.6，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373.3.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38 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 39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 40 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压钢筋的根数，41 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.42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 432.有效高度 由于1 根18，2根18，44则 也可采用近似方法直接求；45 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 46则则 由平衡方程由平衡方程 及及 47解之得解之得 48故假定成立故假定成立 又又 符合条件符合条件 49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（并且还先假定了（并且还先假定了为零）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。简单叠加法计算简单，但单叠加法计算简单，但用钢量增加用钢量增加。505.4.15.4.1试验研究分析试验研究分析 试试验验研研究究表表明明，实实腹腹式式型型钢钢梁梁斜斜截截面面的的破破坏坏与与钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁的的斜斜截截面面破破坏坏还还是是有有较较大大差差别别的的。根根据据其其剪剪切切破破坏坏的的形形态态不不同同分分为为三三种种类类型型：斜斜压压破坏、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51（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：破破坏坏特特征征：当当加加载载至至混混凝凝土土开开裂裂后后，型型钢钢的的腹腹板板承承担担着着斜斜裂裂缝缝截截面面上上混混凝凝土土转转移移过过来来的的剪剪应应力力，同同时时，对对混混凝凝土土拉拉、压变形起到有效的约束作用。压变形起到有效的约束作用。5.4.1试验研究分析试验研究分析52所所以以，混混凝凝土土的的斜斜压压短短柱柱不不可可能能在在型型钢钢屈屈服服前前达达到到极极限限压压应应变变而而压压碎碎。只只有有在在型型钢钢屈屈服服后后，这这种种约约束束作作用用才才丧丧失失，抗抗剪剪能能力力不不断断下下降降变变形形增增大大，最最后后，因因混混凝凝土土斜斜压压短短柱柱被被压压碎碎而而宣宣告告梁梁破破坏坏，见图见图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情且梁的含钢率较小时的情况下，发生剪压破坏况下，发生剪压破坏 5.4.1试验研究分析试验研究分析53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543.剪切粘结破坏剪切粘结破坏 当当配配箍箍较较少少且且剪剪跨跨比比较较大大时时的的情情况况下下，发发生生剪剪切切粘粘结结破破坏坏。型型钢钢与与混混凝凝土土的的粘粘结结力力要要比比钢钢筋筋与与混混凝凝土土的的粘粘结结力力差差的的多多，因因此此，在在剪剪跨跨比比较较大大情情况况下下，当当荷荷载载加加到到一一定定值值时时，型型钢钢上上、下下翼翼缘缘附附近近产产生生劈劈裂裂裂裂缝缝，并并沿沿型型钢钢翼翼缘缘水水平平方方向向发发展展，最最终终导导致致混混凝凝土土保保护护层层剥剥落落。型型钢钢混混凝凝土土梁梁宣宣告告破破坏坏。见见图图5.4.1（c）。）。5.4.1试验研究分析试验研究分析55 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。5.4.2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56 斜斜截截面面发发生生剪剪压压破破坏坏。规规程程一一般般是是通通过过受受剪剪承承载载力力的的验验算算来来防防止止。若若混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度较较小小或或者者箍箍筋筋配配置置不不足足，也也发发生生剪剪切切粘粘结结破破坏坏，规规程程一一般般是是通通过过减减小小箍箍筋间距和肢距来防止。筋间距和肢距来防止。的的承承载载力力往往往往是是由由弯弯曲曲应应力力控控制制，发发生生的的破破坏为坏为弯曲破坏弯曲破坏。剪剪跨跨比比的的大大小小对对型型钢钢混混凝凝土土梁梁斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力大大小小的的影影响响见见图图5.4.2。即即受受剪剪承承载载力力随随着着剪剪跨跨比比的的增增加加而而降降低。低。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575.4.2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582.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，型钢腹板的含可看出，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钢钢率不同，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593.配箍率及配箍强度配箍率及配箍强度 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 一一般般地地说说，随随着着混混凝凝土土强强度度等等级级的的提提高高，型型钢钢混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。601.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 对对于于配配置置充充满满型型、实实腹腹式式型型钢钢混混凝凝土土梁梁，其其斜斜截截面面受受剪剪承承载载力力计计算算，其其行行业业标标准准JGJ138-2001型型钢钢混混凝凝土土组组合合结结构构技技术术规规程程给给出出了了如下计算方法：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61(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：62 -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1.0。63(2).(2).型钢部分的受剪承载力型钢部分的受剪承载力 在在均均布布荷荷载载作作用用下下，型型钢钢混混凝凝土土两两抗抗剪剪达达到到极极限限状状态态时时，型型钢钢腹腹板板的的应应力力，基基本本上上可可取取型型钢钢纯纯剪剪状状态态时的剪切屈服强度时的剪切屈服强度则则 在在集集中中荷荷载载作作用用下下，型型钢钢的的抗抗剪剪能能力力随随着着剪剪跨跨比比的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：64则 65(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662.2.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 对对于于型型钢钢混混凝凝土土梁梁斜斜截截面面抗抗剪剪，行行业业标标准准YB9082YB90829797钢钢骨骨混混凝凝土土结结构构设设计计规规程程给给出出了了如如下下强度验算公式强度验算公式(1).(1).计算公式计算公式 67（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(4).公式适用范围公式适用范围 68 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693.3.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.型型钢钢梁梁的的最最大大挠挠度度计计算算值值，不不应应超超过过表表5.5.15.5.1中中规规定定的的限值。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。701.计算方法（一）计算方法（一）(1）计算结果表明，）计算结果表明，符符合合平平截截面面假假定定，梁梁截截面面的的抗抗弯弯刚刚度度可可采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁截截面面的的抗抗弯弯刚刚度度与与型型钢钢截截面面抗抗弯弯刚刚度度叠叠加加的的原原则来计算。则来计算。在在型型钢钢梁梁的的刚刚度度计计算算公公式式中中，需需要要考考虑虑荷荷载载长长期期作作用对用对挠度影响的增大系数挠度影响的增大系数(3(3）行行业业标标准准JGJ138-2001JGJ138-2001型型钢钢混混凝凝土土组组合合结结构构技技术术规规程程规规定定，当当型型钢钢混混凝凝土土梁梁的的纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋配配筋筋率率为为0.3%0.3%1.51.5时时，其其荷荷载载效效应应的的标标准准组组合合和和长长期期作作用用影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 712.2.计算方法（二）计算方法（二）对对于于钢钢骨骨（型型钢钢）截截面面为为对对称称配配置置的的钢钢骨骨（型型钢钢）混混凝凝土土梁梁，行行业业标标准准YB9082YB90829797钢钢骨骨混混凝凝土土结结构构设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。72(1(1）短期抗弯刚度）短期抗弯刚度 735.6 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响影响。试验表明：试验表明：一般型钢混凝土梁当荷载加到极限荷载的一般型钢混凝土梁当荷载加到极限荷载的1520%时，首时，首先在纯弯段先在纯弯段(当然此段弯矩最大当然此段弯矩最大)出现裂缝出现裂缝;当荷载加到极限荷载当荷载加到极限荷载50%左左右时，裂缝基本稳定。右时，裂缝基本稳定。受受拉钢筋应变拉钢筋应变是影响是影响梁裂缝宽度梁裂缝宽度的主要的主要因素因素，裂缝宽度的，裂缝宽度的限值应限值应以受以受拉拉钢筋高度钢筋高度的的裂缝宽度为准裂缝宽度为准。74 型钢混凝土梁型钢混凝土梁最大裂缝宽度限值最大裂缝宽度限值，应按荷载标准组合，应按荷载标准组合并并考虑荷载长期考虑荷载长期作用影响，使其不超过表作用影响，使其不超过表5.6.1中规定的中规定的限值。限值。755.6.1 裂缝宽度计算裂缝宽度计算方法（一）方法（一）行业标准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(JGJ 138-2001)76式中：式中：775.6.1 裂缝宽度计算裂缝宽度计算方法（二）方法（二）行业标准行业标准钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程(YB 9082-97)1.型钢混凝土梁可能发生的最大裂缝宽度，是根据型钢混型钢混凝土梁可能发生的最大裂缝宽度，是根据型钢混凝土梁钢筋混凝土部分所承担的弯矩凝土梁钢筋混凝土部分所承担的弯矩 ，按，按钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算的裂缝宽度计算，且最大，且最大裂缝宽度不超过裂缝宽度不超过现行国家标准现行国家标准混混凝土结构设计规范凝土结构设计规范(GB 50010-2010)的规定。此时，将的规定。此时，将钢骨钢骨(型钢型钢)的的受拉翼缘受拉翼缘作为作为附加受拉钢筋附加受拉钢筋，以考虑其对裂缝，以考虑其对裂缝间距的影响间距的影响。78 2.对于对于对称配置对称配置的钢骨的钢骨(型钢型钢)混凝土梁，考虑混凝土梁，考虑荷载长期荷载长期作用作用 影响及裂缝分布的不均匀性，梁的影响及裂缝分布的不均匀性，梁的最大裂缝宽度最大裂缝宽度Wmax按下列按下列公式计算公式