钢-混凝土组合梁可以分为外包混凝土的组合梁( 图-1 )及型钢外露的组合梁(图 -2) 两种。 外包混凝土的组合梁是对钢梁围上足够的箍筋后再用混凝土包上。这种形式早在 19 世纪初期就已经出现,当时主要是出于对结构防火要求的考虑,以后才按钢与混凝土共同工作来计算梁的承载力及刚度。它的计算原理属于钢筋混凝土结构范畴,在我国过去称之为“劲性钢筋混凝土梁”,本文不涉及它。
钢-混凝土组合梁可以分为外包混凝土的组合梁( 图-1 )及型钢外露的组合梁(图 -2) 两种。
外包混凝土的组合梁是对钢梁围上足够的箍筋后再用混凝土包上。这种形式早在 19 世纪初期就已经出现,当时主要是出于对结构防火要求的考虑,以后才按钢与混凝土共同工作来计算梁的承载力及刚度。它的计算原理属于钢筋混凝土结构范畴,在我国过去称之为“劲性钢筋混凝土梁”,本文不涉及它。
型钢外露的组合梁 在房屋建筑中,它和主体钢结构的梁格体系关系密切,同时在学科理论上又和钢结构中的塑性设计有诸多沟通之处,现行《钢结构设计标准》将其纳入钢结构范畴。
型钢外露的钢-混凝土组合梁 (以后简称为组合梁)的截面由四部分组成(图 -2),分述如下:
这种楼板是将成型的压型钢板铺设在钢梁上,道过连接件和钢梁的上翼缘焊接,然后在压型钢板上浇灌混凝土构成。
压型钢板可以当作模板承受施工荷载,有些压型钢板在混凝土硬化后还可以兼作板的配筋。这种楼板施工便捷,缺点是用钢量多了一点。它一般用于高层建筑钢结构或某些工业厂房的楼盖。
从压型钢板的铺设方向来看,它可以分为压型钢板肋平行于钢梁和垂直于钢梁两种。
对于主次梁楼盖结构,压型钢板肋(强边方向)一定垂直地搁置在次梁上此时对主梁来说,压型钢板肋就平行于主梁方向,见图 -3(a)。
如果是独立的钢梁,压型钢板肋也是垂直地搁置在钢梁上的,见图 -3 (b)。
混凝土叠合板由混凝土预制板及现浇混凝土层组成,在混凝土预制板表面采取拉毛及设置抗剪钢筋等措施,以保证预制板和现浇混凝土层形成整体。
混凝土预制板可以用来承受施工荷载,为后浇混凝土兼作模板,现场的混凝土湿作业也少,还可以立体交叉施工。
从预制板的跨度走向来看,同样可以分为与钢梁平行与钢梁垂直两种,见图-3 (c),(d)。
对于预制板跨度方向与钢梁垂直情况,为了保证混凝土叠合板能充分参与组合工作,应在板端伸出环筋或胡子筋以加强预制板、后浇混凝土及钢梁两者之间的连系,见图-4。图中的预制板端头导燕尾形,以容纳后浇混凝土和钢梁上的连接件,板端还伸出钢筋环,套在连接件,加强整体性。
板托有时是为了容纳体形尺寸较大的抗剪连接件而专门设置的,有时是客观上存在着某个空间而必须设置的,有时也可以不设。一般而言,不带板托的组合梁施工方便,带板托的组合梁材料较省,但板托构造复杂。高层建筑钢结构中的组合梁大多不带板托。
抗剪连接件是混凝土翼板与钢板梁共同工作的基础,它是用来承受混凝土翼板与钢梁接触面之间的纵向剪力,阻止二者之间的相对滑移。图 -2 中所示的抗剪连接件为圆柱头焊钉,在组合梁中应用很广,其它还有弯起钢筋、型钢抗剪连接件等形式。
大型组合梁的部件-般用钢板拼焊而成,为了充分利用材料,一般可作成对横轴非对称的(图-5b),或在下翼缘加焊盖板(图-5c),个别也有设计成倒T型钢部件的(图-5d)。楼盖中的主梁、组合桥梁等大型组合梁大多用钢板梁作钢部件。
大型组合梁中的钢梁还可以设计成箱形钢梁,箱形钢梁的整体稳定性好,结构高度小一些,承载力亦高。
蜂窝钢梁 用工字型钢经过切割后再错位拼焊而成,其截面高度比原来的工字钢增加不少,具有刚度大、省钢和可穿行管线等优点,但略为费工。