钢―混凝土混合结构组合梁设计探讨.doc

钢―混凝土混合结构组合梁设计探讨
　　摘要：本文阐述了钢-混凝土组合梁的应用、组成、形式及特点，基于特定条件下运用弹性理论设计经济效果好的优势，对其设计计算方法作了介绍和分析。
　　关键词：钢-混凝土组合结构;组合梁;设计
　　钢梁与混凝土翼板组合，并且因在钢梁上设置了抗剪连接件，使钢梁与混凝土翼板得以共同承受外力，较之单独工作的钢梁或钢筋混凝土梁承载能力显著提高，这种结构就称之为钢-混凝土混合结构组合梁（简称钢-混凝土组合梁）或钢与混凝土组合梁。据介绍[1]，与独立钢梁比较，钢-混凝土组合梁可节省钢材20%～40%，相应地降低造价10%～30%;与钢筋混凝土梁比较，钢-混凝土组合梁施工更便捷，不仅可节省模板和支撑工序，还可缩短工期，方便安装管线。由于钢-混凝土组合梁优势明显，因而在工民建工程项目中获得广泛应用。然而我国大规模应用钢-混凝土组合梁主要发生在最近20余年时间里，随着《钢结构设计规范》（GBJ 17-88）和《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）对钢-混凝土组合梁的规范和完善，钢-混凝土组合梁设计方法得以推广和应用[2]。为了更好地开展钢-混凝土组合梁设计工作，本文对相关问题进行了探讨。
　　1钢-混凝土组合梁的组成、形式及特点
　　钢-混凝土组合梁由混凝土翼板、钢梁、抗剪连接件及板托所组成。混凝土翼板主要承担受压翼缘作用，在组合梁负弯矩区工作，GB 50017-，而实际翼板宽度大得多，在有效宽度范围内应力分布被认为是均匀的。钢梁大部分处于组合梁的受拉区，主要承受拉力和剪力，在弯矩作用下上翼缘比下翼缘受力小，所以通常上翼缘截面设计的更小一些，以节省钢材。钢梁截面有工字形、槽钢形、箱形、蜂窝形、钢桁架等多种形式。抗剪连接件是为了确保钢梁与混凝土翼板共同工作的关键构件，以限制钢梁与混凝土翼板之间相对滑移和抵抗使两者产生分离的“揭拉力”。抗剪连接件常用形式有栓钉、槽钢和弯筋三种。GB 50017-。栓钉不需考虑方向，但槽钢翼缘肢尖应指向水平剪力方向，弯筋倾角方向应顺着受力方向。板托的作用是增加梁高，节省钢材，但也增加了施工支模的工作量，然而设置板托的好处超过了不足，一般情况下应予设置，但在梁截面计算时可不考虑板托作用。按照受力特点，组合梁分简支组合梁和连续组合梁两种形式，由于连续组合梁中间支座负弯矩区构造较为复杂，所以受力状况比简支组合梁复杂，GBJ 17-88只列入了简支组合梁设计内容，直到GB 50017-2003才补充了连续组合梁负弯矩区的计算内容。从钢梁与混凝土翼板接触面的滑移大小，组合梁分为完全抗剪连接和部分抗剪连接，剪力连接程度降低虽会导致组合梁跨中挠度增加，但部分抗剪连接可有效节省造价[3]。
　　2钢-混凝土组合梁的设计
　　组合梁截面应力的计算可分别采用塑性理论和弹性理论两种方法进行计算，由于GB 50017-2003推荐塑性理论计算方法，不少结构设计人员往往忽视了弹性理论的应用，事实上在特定条件下运用弹性理论设计具有更好的经济效果。根据相关研究[4]，在钢截面高度受限制情况下，采用塑性理论设计比非组合梁经济性好，但是在组合梁跨度不大的情况下，采用弹性理论设计比塑性理论设计经济