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国家级精品课程——钢结构设计
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：
M u,r 全部荷载产生的正弯矩设计值；
c Mu,r nr Nv y1 Ac fy2
c Ac 0.5( Af nr N v )/ f
n r 一个剪跨区的抗剪连接件数目；
2. 组合梁的计算
翼板的计算厚度： 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} 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）
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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
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第17讲— 组合梁的设计
A :钢梁截面面积 Ac:钢梁受压区截面面积 正弯矩作用区段的受弯承载力
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y2
y1
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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
M ≤Ms Ast f st ( y3 y4 / 2)
Ast: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
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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。
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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
C
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第17讲— 组合梁的设计
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。
n1＝nA1 /( A1 A2 )
n2＝nA2 /( A1 A2 )
比符合表4-6((抗震等级2级))要求的组合梁的计算。
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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。
Ms =Ws f
y4 =Ast fst /(2tw f )
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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：
V ≤hwtw fv
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。
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第17讲— 组合梁的设计
1. 组合梁的形式与特点
无组合作用梁
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
完全抗剪连接组合梁 楼板 钢梁
组合梁 （整体承受荷载）
抗剪连接件
变形图
应力分布
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第17讲— 组合梁的设计
1. 组合梁的形式与特点（续）
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。
N
c v
每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力.
c x nr N v /(be 1 f c )
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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：
c ( y3 y4 / 2) M M s minAst f st , nr N v
M s Wsp f
受剪承载力和局部稳定性： 同完全抗剪连接组合梁。
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第17讲— 组合梁的设计
2. 组合梁的计算
组合梁抗剪栓钉的验算
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

要求：钢梁翼缘及腹板的板件宽厚比满足塑性设计要求。
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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:
Af ≤1 fc hcbe时，
M ≤be x1 fc y
Af 1 fc hcbe时，
M ≤be hc1 fc y1 Ac fy2
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第17讲—组合梁的设计
组合梁抗剪栓钉的验算

正弯矩区剪跨段
V=Af (塑性中和轴位于混凝土翼板内) V = be hc fc (塑性中和轴位于钢梁截面内)

负弯矩区剪跨段
V = Ast fst
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
每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数： n V / NV