钢-混凝土组合梁的截面组成
狮子座很凶德
2023年08月08日 17:21:59
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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:

(1)钢筋混凝土翼板——在楼盖结构、平台结构或桥梁结构中,它是楼板、平台板或桥面板的本身。对于独立的组合梁,作为翼板的钢筋混凝土板除了可提高构件的强度及变形性能外,还可以防止梁的出平面失稳。
翼板的形式除图-2 所示应用较多的现浇混凝土楼板外,常见的还有多种结构形式,如:
(a)压型钢板的组合铺板 (图-3a,b) 

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)。

(b)混凝土叠合板(图-3c,d) 

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。

(2)板托一一板托是在混凝土翼板与钢梁上翼缘之间的混凝土局部加大部分,见图 -2。

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。

(3)抗剪连接件

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。

(4)钢梁---钢梁在组合梁中主要是处于受拉状态,故有时义称为“钢部件”。为了充分发挥钢梁的效能,钢梁一般作成如图 -5 所示的形式:
(a)工字型钢梁(图-5a)
工字型钢梁加工方便,但过大的工字型钢梁往往供货不多。一般用于楼盖的次梁组合梁。
(b)钢板梁(图-5b,c,d) 

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。

(c)箱形钢梁(图-5e) 

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。

(d)蜂窝钢梁是 (图-5f)

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。

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