抗震工程钢混组合结构.pptx

本章主要内容：
钢—混凝土组合结构的特点和使用范围
钢—混凝土组合梁：
钢—混凝土组合梁的形式
剪力连接件
钢—混凝土组合梁的工作机理
钢—混凝土组合梁的设计
剪力连接件设计
钢—混凝土组合梁正常使用极限状态的验算

22.1概述
钢—混凝土组合结构
是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新结构
综合了钢结构和混凝土结构的各自优点，易于满足现代土木工程结构对功能的要求，综合效益显著
钢—混凝土组合结构定义
钢—混凝土组合结构是钢部件和混凝土或钢筋混凝土部件通过机械剪力连接件连接组合成为整体而共同工作的一种结构，兼具钢结构和钢筋混凝土结构的一些特性
钢—混凝土组合结构主要形式
钢—混凝土组合结构有组合梁、组合板、组合桁架和组合柱四大类。应用最普遍的是组合梁和组合柱，本章只讨论组合梁这种结构形式。
组合梁
由钢梁和钢筋混凝土板通过机械剪力连接件连成整体并共同受力的横向承重结构，按截面型式分为外包混凝土组合梁和T型组合梁，见下图。
外包混凝土梁即劲性梁，它就是型
钢外包混凝土的构件组成的结构。
一般会在普通梁配筋太密或不能
满足使用要求的情况下才会使用
劲性柱和劲性梁.本章不讨论劲性梁。
组合柱
包括钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱。钢管混凝土是由钢管和内填混凝土所构成，而钢骨混凝土柱则是把钢柱埋在钢筋混凝土中，钢骨混凝土柱又称为型钢混凝土柱或劲性混凝土柱。钢骨混凝土柱一般不提倡，因施工工艺特别复杂。22.2钢—混凝土组合结构的特点
优点：
承载力高
延性好
刚度大
抗震性能好
构件截面尺寸小
施工快速方便
基础造价低
缺点：
需要防火及防腐22.3钢—混凝土组合结构的适用范围
高层建筑
多层房屋
高耸结构
桥梁结构
地下结构
其他构筑物
结构改造及加固

是否采用组合结构，要根据结构性能、有效使用面积、使用效果、施工工期、基础造价等进行综合效益分析比较。
22.4应用前景
钢—混凝土组合结构满足现代结构对“轻型大跨、预制装配、快速施工”的要求，成为土木结构主要发展方向之一。
22.5钢—混凝土组合梁22.5.2钢—混凝土组合梁的形式
按照截面形式分为外包混凝土组合梁和T形组合梁。T形组合梁按照混凝土翼缘的构造不同又分为现浇混凝土翼缘组合梁、预制板翼缘组合梁、叠合板翼缘组合梁及压型钢板混凝土翼缘组合梁，如图22.5.2所示。
按照钢梁的不同又可以分为工字型、蜂窝型、箱型、钢桁架等。如图22.5.3所示。
组合梁的受力特点：在组合梁中,混凝土位于受压区,钢梁主要位于受拉区,能充分利用混凝土抗压和钢材抗拉的优点,发挥这两种材料的强度。
22.5.3剪力连接件
设计目的：是为了确保临界截面之间有足够的剪力连接件来传递钢梁和混凝土板之间的纵向剪力。
主要作用：是为了传递钢梁和混凝土翼缘之间交界面上的剪力并抵抗钢和混凝土翼缘之间的滑移和分离。

剪力连接件的分类常用的柔性连接件是栓钉连接件，主要依靠栓钉根部传递剪力。优点：1、栓钉截面呈圆形，压应力无方向性，设计简单。2、很容易焊在钢梁上，施工简单。
新型刚性剪力连接件开孔钢板连接件(PBL连接件)开孔钢板连接件是利用钢板圆孔中的混凝土或者所穿钢筋承担钢与混凝土间的作用力的新型接件。它与沿着钢梁横向设置的开孔钢不同，是沿着钢梁纵向设置，依靠圆孔中的混凝土加强两者之间的连接。22.5.4钢——混凝土组合梁的工作机理
通过剪力连接件把钢梁和混凝土翼缘（由混凝土楼面板或桥面板等构成）练成连成整体的钢—混凝土组合梁，其截面抗弯承载力和刚度比钢梁和混凝土翼缘的承载力和刚度的代数和要大的多，即：
整体远远大于部分之和。如图22.5.5所示
以两个矩形截面叠合在一起为例，如图22.5.6.设两个矩形截面之间没有剪力连接件，即无组合作用时的截面刚度为：
，通过剪力连接件作用形成整体组合截面的刚度为：，组合截面和非组合截面的刚度比为：，在相同的弯矩作用下，截面上的最大应力比为：，比较表明，考虑两个假想的矩形截面，考虑他们组合作用的截面刚度是不考虑组合作用时的4倍，考虑组合作用时的界面的最大应力比不考虑组合作用时减少50%。说明考虑组合作用后，截面刚度和承载力都大幅提高。22.5.5钢—混凝土组合梁的实验研究22.9钢-混凝土组合梁正常使用极限状态的验算

挠度计算方法：
换算截面法。根据三项假定讲钢梁和混凝土换算成同一种材料。国内外均按此方法计算组合梁的截面刚度，然后根据结构力学方法计算挠度。但此方法不考虑钢梁和混凝土翼缘之间的滑移效应，得到的挠度计算值偏小，偏于不安全
折减刚度法。清华大学深入考虑滑移效应，可以精确地计算组合梁的挠度和弹性弯曲应力，与国内外实验结果吻合良好。
22.9.1钢-混凝土组合梁的挠度验算
钢-混凝土组合梁的挠度验算方法与钢筋混凝土梁相同，截面刚度由弹性换算截面法确定，计算挠度时