钢-混凝土组合梁的设计方法

钢-混凝土组合梁的设计方法

在钢－混凝土组合梁弹性分析中，采用以下假定：
1、钢材与混凝土均为理想的弹性体。
2、钢筋混凝土翼缘板与钢梁之间有可靠的连接交互作用，相对滑移很小，可以忽略不计。
3、平截面假定依然成立。
4、不考虑混凝土翼缘板中的钢筋（该假设只在正弯矩承载力计算时成立，负弯矩承载力计算式需考虑钢筋作用 ）。
钢－混凝土组合梁弹性分析采用换算截面法。(a)表示换算前截面，(b)表示换算后截面。换算截面法的基本原理是：混凝土翼缘板按照总力不变及应变相同条件，换算成弹性模量为Es、应力为бs的与钢等价的换算截面面积。具体计算时，为了混凝土截面重心高度换算前后保持不变，换算时混凝土翼缘板厚度不变而仅将翼缘板有效翼缘宽度be除以α E（钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值。
求得等价的钢梁截面后，可以按照材料力学的方法来计算截面的抗弯承载力。设换算后截面的惯性矩为 I换算，换算截面形心轴距离钢梁底部为y 换算，组合梁总高为y换算作用在截面上的弯矩为M，
而组合梁挠度的计算，则按照换算截面惯性矩计算组合梁截面刚度后，再由结构力学的方法计算梁的挠度。 荷载不利组合后计算得钢梁底部纤维的应力为129MPa，混凝土上表面压应力为15.2MPa。因为阿克苏市位于西北，气候干燥，混凝土收缩、徐变比较大，且昼夜温差较大，所以应计算由于混凝土收缩、徐变以及钢梁和混凝土由于骤变温差而导致的附加应力及附加挠度。经计算：由于收缩、徐变而引起的附加挠度为10.3毫米，由于温差而引起的附加挠度为11毫米。且由于混凝土收缩、徐变引起的混凝土应力为拉应力，部分抵销了荷载作用下引起的压应力，是偏于安全的。至于由此引起的钢梁应力，由于相对于荷载引起的应力很小，可以忽略不计。实际施工时，通过起拱消去由于永久荷载以及一半基本可变荷载作用而产生的挠度。
目前实际工程应用中，钢－混凝土组合梁一般采用栓钉作为剪力连接件。该工程针对阿克苏地区以前没有采用过组合梁，栓钉焊接质量不易保证，故改用槽钢剪力连接件。但是，《钢结构设计规范》（GBJ17－88）以及《钢－混凝土组合结构设计与施工规程》（DL/T5085－1999）规定槽钢肢尖的方向应该沿槽钢受剪力方向。这容易使设计人员和施工人员搞混，造成不必要的负担。研究表明：槽钢肢尖的方向对槽钢剪力连接件的抗剪性能并没有明显的影响，所以在即将颁布的新《钢结构设计规范》中将取消这一规定，这大大方便了设计和施工。