钢-混凝土组合梁设计.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四讲,钢,-,混凝土组合梁截面设计,1,主要内容,施工阶段,使用阶段,1.,按弹性理论设计,2.,按塑性理论设计,2,1,按弹性理论确定钢,-,混凝土组合梁截面承载力,基本假定,折算截面,截面特性,混凝土徐变影响,截面正应力,截面剪应力,设计实例,3,1.1,按弹性理论设计的基本假定,截面的范围：,钢梁,+,有效宽度范围内的混凝土板，且假设应力在混凝土板内均匀分布,钢和混凝土均为理想线弹性材料,忽略钢梁和混凝土翼缘板之间的滑移,符合平截面假定,有效宽度范围内的混凝土板按实际面积计算，不扣除受拉开裂面积，忽略板托面积，对压型钢板,-,混凝土组合板，板肋部分混凝土面积忽略,忽略混凝土板内的钢筋,4,1.2,组合梁折算截面,计算理论：将混凝土部分折算成钢材，按材料力学方法,5,1.3,截面特性计算,6,1.4,混凝土徐变的影响,荷载的标准组合,vs,准永久组合,活荷载的准永久值系数？,长期荷载作用下，混凝土的弹性模量折减,混凝土徐变，弹性模量降低,7,1.5,截面正应力,8,1.6,截面剪应力,9,1.7,两阶段应力叠加：,施工阶段与使用阶段,施工阶段：,研究对象为钢梁,简支梁或多跨连续梁，跨度为：,无支撑时取支座间距,有支撑时取支撑之间的距离,10,1.7.1,施工阶段设计荷载,自重：,钢梁：,7850kg/m3,混凝土：,2500kg/m3,压型钢板：根据型号查表,施工荷载：,不小于,1.5kN/m2,11,1.7.2,施工阶段设计,钢梁弯曲应力,上翼缘上表面,腹板上端与上翼缘相交处,下翼缘下表面,腹板下端与下翼缘相交处,12,1.7.2,施工阶段设计,剪应力,腹板上端与上翼缘相交处,中性轴处,腹板上端与上翼缘相交处,折算应力,腹板上端与上翼缘相交处,腹板上端与上翼缘相交处,13,1.7.3,使用阶段设计,研究对象：,折算后的组合截面,截面中性轴位置变化,14,1.7.4,使用阶段设计荷载,计算跨度和跨数：,支座之间的距离,二期恒荷载：,装修，抹灰，吊顶，管道等恒载,有支撑时，去除支撑，反向施加支座反力,使用活荷载：,建筑结构荷载规范,15,1.7.5,应力叠加,两阶段设计,钢梁：应力叠加,混凝土板：仅第二阶段应力,挠度：两阶段叠加,16,1.7.6,正,应力验算,正应力验算,17,1.7.7,剪应力验算,剪应力验算,18,1.8,施工阶段整体稳定验算,19,1.9,设计实例,20,（,1,）施工阶段设计,（,1.1,）,荷载计算,钢梁截面：上翼缘,120 x6,；下翼缘,150 x8,；腹板,286x8,厚,90,；宽,3000,施工荷载,1kN/m2,21,（,1.2,）,内力计算,跨度,3.5m,支座截面弯矩,1/8ql2,支座反力,3/8ql,22,上翼缘,Aft=120 x6=720,下翼缘,Afb=150 x8=1200,腹板,Aw=286x8=2288,A=Aft+Afb+Aw=4208,Ybs=134.06;Yts=165.94,Is=55.68e4,23,借助,Excell,计算,正应力计算截面,剪应力计算,Is,ys,So,支座截面,L/4,L/2,支座截面,L/4,L/2,弯矩,5.57E+07,0,10.89,-19.45,0,10.89,-19.45,剪力,19.45,4.17,27.78,19.45,4.17,27.78,钢梁顶,A,-165.9,0,0,-32.45,57.97,0.00,0.00,0.00,钢梁腹板上端,B,-159.9,117316.8,0,-31.28,55.87,5.12,1.10,7.32,钢梁中性轴处,C,0,219640.0,0,0.00,0.00,9.59,2.06,13.70,钢梁腹板下端,D,126.06,156072.0,0,24.66,-44.03,6.81,1.46,9.73,钢梁底,E,134.06,0,0,26.22,-46.83,0.00,0.00,0.00,24,（,2,）使用阶段设计,25,（,2.1,）,短期荷载效应组合,混凝土翼板的等效宽度,Beq=1200/6.87=174.7,中性轴距梁底的距离,Ybs=(174.7*90*345+,120*6*297+,286*8*151+,150*8*4)/(,174.7*90+120*6+286*8+150*8),=300.5,26,Is=174.7*903/12+174.7*90*44.52+,120*6*3.52+,8*2863/12+8*286*149.52+,150*8*296.52,=2.14e8,27,（,2.2,）,短期荷载效应计算,恒荷载,楼面铺装，吊顶等,1.5*3*1.2=5.4kn/m,活荷载,使用荷载,3*3*1.4=12.6kn/m,总荷载：,5.4+12.6=18.0kn/m,支撑的反力设计值,55.56kN,28,（,2.3,）,内力,单跨：跨度,7.0m,荷载：均布,+,集中,弯矩：,29,应力计算,30,（,2.4,）,长期荷载效应组合,混凝土翼板的等效宽度,Beq=0.5*1200/6.87=87.3,中性轴距梁底的距离,Ybs=(87.3*90*345+,120*6*297+,286*8*151+,150*8*4)/(,87.3*90+120*6+286*8+150*8),=271.4,31,Is=87.3*903/12+87.3*90*118.62+,120*6*25.62+,8*2863/12+8*286*117.42+,150*8*257.42,=1.83e8,32,（,2.5,）,长期荷载效应计算,恒荷载,楼面铺装，吊顶等,1.5*3*1.2=5.4kn/m,活荷载,使用荷载,3*3*1.4*0.5=6.3kn/m,总荷载：,5.4+6.3=11.7kn/m,支撑的反力设计值,55.56kN,33,（,2.6,）,内力,单跨：跨度,7.0m,荷载：均布,+,集中,弯矩：,34,（,2.7,）应力计算,35,2,按塑性理论确定钢,-,混凝土组合梁截面承载力,基本假定,完全抗剪连接,部分抗剪连接,截面正应力,截面剪应力,设计实例,36,2.1,按塑性理论分析的基本规定,施工阶段钢梁验算仍按弹性,一般为挠度控制，挠度,25mm,挠度计算仍按弹性理论确定截面的刚度,使用阶段钢梁验算不必考虑应力叠加,塑性分析理论与荷载路径无关,塑性理论的基本假定：,所以参与受力的材料均屈服,37,2.2,钢梁截面尺寸要求,为保证塑性充分发展，避免截面屈服前发生局部屈曲，截面尺寸满足：,38,2.3,完全抗剪连接组合梁受弯承载力,基本假定：,39,板中钢筋？,40,41,2.4,部分抗剪连接组合梁受弯承载力,条件限制，无法设置足够的栓钉,部分抗剪连接承载力已满足要求,基本假定：,42,截面应变分布？,43,2.4.1,部分抗剪连接承载力计算方法,1,：钢结构设计规范,44,2.4.2,部分抗剪连接承载力计算方法,2,：,EC4,2.4.3,部分抗剪连接承载力计算方法,3,：清华回归公式,45,2.5,竖向抗剪承载力计算,腹板剪应力均匀分布,忽略混凝土翼板和板托贡献,2.5.1,竖向抗剪连接承载力计算方法,1,：仅腹板受剪,2.5.2,竖向抗剪连接承载力计算方法,2,：考虑混凝土翼板,46,2.6,设计实例：塑性理论设计,例,7-1,47,（,1,）施工阶段按弹性理论,跨度为,3.5m,的两跨连续梁,已计算，满足要求,（,2,）使用阶段：塑性理论,跨度为,7m,的简支梁，不必考虑荷载路径,荷载计算,判断中性轴位置,截面承载力,48,（,1,）荷载计算,49,50,51,不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献,52,3,抗剪连接件设计,作用：,传递剪力，保证钢梁与混凝土翼板共同工作,抗掀起,类型：,刚性,柔性,53,3.1,抗剪连接的破坏形式,3.1.1,混凝土挤压破坏,54,3.1.2,栓钉剪坏,3.1.3,混凝土劈裂破坏,55,3.2,抗剪连接件的承载力,3.2.1,栓钉的抗剪承载力,56,3.2.2,槽钢连接件,57,3.2.3,弯筋连接件,58,3.3,压型钢板,-,栓钉抗剪件承载力的折减,主梁型组合梁,次梁型组合梁,59,60,61,62,短期荷载效应,短期荷载效应,3.4,抗剪件按弹性方法设计,63,划分剪跨区段,3.5,抗剪件按塑性方法设计,64,65,例,8.1,66,4 组合梁纵向抗剪设计,4.1,纵向受剪破坏机理：混凝土受的压应力沿板长和板宽方向不均匀,67,影响纵向抗剪破坏的因素,混凝土的强度等级,混凝土翼板的厚度,横向钢筋的数量和位置,连接件的种类，数量，布置方式，间距,荷载作用方式,68,4.2 组合梁纵向剪切破坏面,纵向剪切破坏裂缝,端部混凝土的竖向劈裂,剪力最大,混凝土压应力最不均匀,剪跨段裂缝贯通,69,混凝土翼板竖向界面,包络连接件的界面,70,4.3 纵向剪切面的抗剪强度,4.3.1 EC4,的桁架模型,(*),叠合面的剪力,V,l,混凝土斜压杆的压力,De,横向钢筋的拉力,Ts,71,（1）混凝土开裂前：混凝土斜压杆破坏,72,（2）混凝土开裂后：裂缝间混凝土的咬合力，横向钢筋的销栓力，压型钢板的抗剪力,73,74,4.3.2,钢,-,混凝土组合结构设计规程,DL/T5085-1999,75,4.4,混凝土翼板及板托纵向抗剪验算,76,荷载效应,Vl,1,的计算,4.4.1,根据力的平衡计算,根据实际受力情况确定界面的剪力,77,78,79,80,荷载效应,Vl,1,的计算,4.4.2,根据抗剪连接件的承载力计算,纵向抗剪承载力应与抗剪连接件的承载力相等,81,82,例,9.1,83,