11.2 组合梁设计

11.2.1 完全抗剪连接组合梁的抗弯强度应按下列规定计算：
1 正弯矩作用区段：
1) 塑性中和轴在混凝土翼板内(图11.2.1-1)，即Af≤b_eh_c1f_c时：

式中 M——正弯矩设计值；
A——钢梁的截面面积；
x——混凝土翼板受压区高度；
y——钢梁截面应力的合力至混凝土受压区截面应力的合力间的距离；
f_c—一混凝土抗压强度设计值。

图11.2.1-1 塑性中和轴在混凝土翼板内时的组合梁截面及应力图形

2)塑性中和轴在钢梁截面内(图11.2.1-2)，即Af＞b_eh_c1f_c时：

式中 A_c——钢梁受压区截面面积；
y₁——钢梁受拉区截面形心至混凝土翼板受压区截面形心的距离；
y₂——钢梁受拉区截面形心至钢梁受压区截面形心的距离。

图11.2.1-2 塑性中和轴在钢梁内时的组合梁截面及应力图形

2 负弯矩作用区段(图11.2.13)：

图11.2.1-3 负弯矩作用时组合梁截面及应力图形

式中 M'——负弯矩设计值；
S₁、S₂——钢梁塑性中和轴（平分钢梁截面积的轴线）以上和以下截面对该轴的面积矩；
A_st——负弯矩区混凝土翼板有效宽度范围内的纵向钢筋截面面积；
f_st——钢筋抗拉强度设计值；
y₃——纵向钢筋截面形心至组合梁塑性中和轴的距离；
y₄——组合梁塑性中和轴至钢梁塑性中和轴的距离。当组合梁塑性中和轴在钢粱腹板内时，取y₄＝A_stf_st/(2t_wf)；
当该中和轴在钢梁翼缘内时，可取y₄等于钢梁塑性中和轴至腹板上边缘的距离。
11.2.2 部分抗剪连接组合梁在正弯矩区段的抗弯强度按下列公式计算(图11.2.2)：

式中 M_u,r——部分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力；
n_r——部分抗剪连接时一个剪跨区的抗剪连接件数目；
N_v^c——每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力，按本规范第11.3节的有关公式计算。

图11.2.2 部分抗剪连接组合梁计算简图

部分抗剪连接组合梁在负弯矩作用区段的抗弯强度则按n_rN_v^c和A_stf_st两者中的较小值计算。
11.2.3 组合梁截面上的全部剪力，假定仅由钢梁腹板承受，应按本规范公式(9.2.2)进行计算。
11.2.4 用塑性设计法计算组合梁强度时，在下列部位可不考虑弯矩与剪力的相互影响：
1 受正弯矩的组合梁截面；
2 A_stf_st≥0.15Af的受负弯矩的组合梁截面。

条文说明

11.2.1 完全抗剪连接组合梁是指混凝土翼板与钢梁之间具有可靠的连接，抗剪连接件按计算需要配置，以充分发挥组合梁截面的抗弯能力。组合梁设计可按简单塑性理论形成塑性铰的假定来计算组合梁的抗弯承载能力。即：
1 位于塑性中和轴一侧的受拉混凝土因为开裂而不参加工作，板托部分亦不予考虑，混凝土受压区假定为均匀受压，并达到轴心抗压强度设计值；
2 根据塑性中和轴的往置，钢梁可能全部受拉或部分受压部分受拉，但都假定为均匀受力，并达到钢材的抗拉或抗压强度设计值。其次，假定梁的剪力全部由钢梁承受并按钢梁的塑性抗剪承载力进行验算，且亦不考虑剪力对组合梁抗弯承载力的影响。当塑性中和轴在钢梁腹板内时，钢梁受压区板件宽厚比应符合本规范第9章“塑性设计”的要求。此外，忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用。用塑性设计法计算组合梁最终承载力时，可不考虑施工过程中有无支承及混凝土的徐变、收缩与温度作用的影响。
11.2.2 当抗剪连接件的设置受构造等原因影响不能全部配置，因而不足以承受组合梁上最大弯矩点和邻近零弯矩点之间的剪跨区段内总的纵向水平剪力时，可采用部分抗剪连接设计法。对于单跨简支梁，是采用简化塑性理论按下列假定确定的：
1 在所计算截面左右两个剪跨内，取连接件抗剪设计承载力设计值之和N_rN^c_v中的较小值，作为混凝土翼板中的剪力：
2 抗剪连接件必须具有一定的柔性，即理想的塑性状态(如栓钉直径d≤22mm，杆长l≥4d)，此外，混凝土强度等级不能高于C40，栓钉工作时全截面进入塑性状态；
3 钢梁与混凝土翼板间产生相对滑移，以致在截面的应变图中混凝土翼板与钢梁有各自的中和轴。
部分抗剪连接组合梁的抗弯承载力计算公式，实际上是考虑最大弯矩截面到零弯矩截面之间混凝土翼板的平衡条件。混凝土翼板等效矩形应力块合力的大小，取决于最大弯矩截面到零弯矩截面之间抗剪连接件能够提供的总剪力。
为了保证部分抗剪连接的组合梁能有较好的工作性能，在任一剪跨区内，部分抗剪连接时连接件的数量不得少于按完全抗剪连接设计时该剪跨距区内所需抗剪连接件总数n_f的50％，否则，将按单根钢梁计算，不考虑组合作用。
11.2.3 试验研究表明，按照本规范公式(9.2.2)计算组合梁的抗剪承载力是偏于安全的，因为混凝土翼板的抗剪作用亦较大。

查找上节下节条文
说明返回
顶部

目录导航

笔记需登录后才能查看哦~

去登录