14  钢！与混凝土组合梁【 ， 》 1》4.：1  一《般，规定 ？ 【14.1.1  】本章规？定适用于《将钢梁和《混凝土翼缘》板通过抗剪》连接件连《成整：体的钢-混凝土简支！及连续组合梁 】 ？     所谓【“适用于《不，直，接承受？动力：荷载”主要考虑本章！给出的组合梁设计】方，。法为塑性设计法不】适用：于直接？。承，。受动力荷载的组合】梁在已有《研究：成果：和工程？实践经验的基础上本！条给出了直接—承受动力荷载组合梁！的设计原则与不直】接承受？动力荷载的》组合梁相比在—。。设计方法上有—。。两点不同一是—需，要进：。行疲劳验《算，。在本标准附》录J中？给，出了具体的验算【。方，。法主要参《考国内？试验结果和》欧洲组合结》构设计规范EC4】Design— of co—。mposite 】steel an】d ：co：。n-crete【 s：tructur【e，s的相？关条文；二是不能】采用：塑性方法进行—承载能力计算应按照！弹性理论进行计算即！。采用换算《截面：法，验算荷载效应设【。计值在组合梁截面】产生的应力(包括正！应力和剪应力等)】小于材料的设计【强度：此，外弹性？设计方法还》适用于板《件宽厚比不符合【塑性设？计法要求《的组合梁 — ？    《 组合梁的翼缘【板，可，用现：浇混：凝土板亦可》。用混凝？土，叠合板清华大学对钢！-混凝土《叠合板组《合梁进行《了大量的试》。验研究证明》叠合板组合》梁具有与现浇混凝】。。土翼缘的组合梁一】样的受力《性能并且钢》-混凝土叠合板【组合梁在实际—工程中也获得了大量！的成：功应用取得了—显著的技术》经济效益和》社会效益混凝土【叠合板翼缘是由预制！板和现浇层混—凝土所构《成预：制板：既，作为模板又作为楼板！的一部分《参与楼板《和组合梁翼缘的【受力混凝土》叠合板的设计按【照现行国家标准【混凝土结构设计【规范GB 5—0010的规定进】行在预制板表面采取！拉毛及？设置：抗剪钢筋等措施以】保证预制板》和现浇层形成—整体 ？ 》14.？1.2  钢—-混凝？土组合梁的混—凝土翼？缘板：既可带板《托也可不带板托【由于板托构造—复，杂施工不便》在没有必要采用【板托的前提下优先采！用不：带板托的组合梁 】 《     》与混凝土《结构类似组》合梁：混凝土？板同样存在剪—力滞后效应目前【各国规范均采用有效！宽度的方法考虑混凝！。土板：剪力：滞后效？应的影响但有—效宽：度计算？方法不？尽相同 ！    1  美国！钢结构协会钢—结构建筑荷载及【抗力：。系数：设计规？范(AISC-【。LRFD19—99：)规定混凝土翼缘板！的有效宽度be取为！钢梁轴线两侧—有效宽度之》和其中一侧的混凝】土有：效，宽，。度，为以下三者中—的较小值组合梁跨】度的1？/8其中梁跨度【取为支？座中线之间的距离；！相，邻组合梁《间距的1/2；钢梁！至混凝土翼板边缘】的距：离 《。 ：  ：   2  —欧洲组？合结构？设计规？范EC4规定当采】用弹性方法对—组合梁进行整—体，分析时每一跨的【有效宽度可以采用定！。值对于中间跨—和简支边跨可—采用如下规》定的中间《跨，有，效宽：度beff,1【对于悬？臂跨则采用如下【规定的支《座有效宽《度beff,2【如图：4，4所：。示 【。 》 图44   混】凝土翼？板的等？效跨：径及有效宽度(欧】洲组合结构设计规】范EC4) 【 ，   》  1)中间跨和中！间支座的有效—宽度按下式计—算 【 ： ？    《 式中b0同一截】面最外侧抗》剪连接件间的横【。向，间距；？    ！    《 ，  bei钢梁腹】板一侧的混凝—土，翼缘板有效宽—度取L？e/8但不超—过板的实《际宽度bib—i应取为《最外：侧的：抗剪连？接件至？两根钢梁间中—线的距？离对于自《由，端，则取混凝《。土悬臂板的长度【Le为反弯点间【的近似长《度  】   对于一根【典型的？连续组合梁》应根据控制设计的弯！。矩包络？图来确定L》e(如图《44所示) 】。     2)！边支：座的有效宽度—按下式计《算， ？ ：。 ：。 ， ， 组合》梁各区段的混凝土板！有效宽度《取值见图4》。4， 《  ？   根《据，欧，洲组合？结构设计规范EC4！简支组合梁的有效跨！径，Le取为梁》的实际跨度对—于，连续组合梁其正【弯矩区有效宽度【与正弯矩《区的：长度有关负弯—矩，区有效宽度则与【负弯矩区(中—。支，座区)的长度有关】图44中相邻的【正负弯矩《区存在长《度重叠的部分—这与设计时》应考虑结构的弯矩】包络图的要》求是一致《的需要指《出的是？当忽略？。混凝土的《抗拉作用后负—弯矩区的有效宽度】。主要用？于定义混凝》土翼：板，内纵向受拉钢筋【的有效？截，面积 ？ 《     3—  美？国各：州公路？及运输工作者协会】(AAS《H，TO)？制定的公路》桥梁设计规范—规定混凝土翼—板有效宽度be【应等于或小于—1/4的《跨，度以及12》。倍，的最小板厚对于【边梁外？侧部分的有效宽【度不应超过其实际悬！挑长度如果边—梁仅一侧有混凝土】。板时则有《效，宽度应等于或小【于跨度的1/12以！。及6倍？的最小？板，厚，   】  4 《 英国？桥，梁规范(BS—5400)第5部分！根据：有限元分析及—试验研究的成果以】表格的形式给出了对！应，于不同？宽跨比的组合—。。梁混凝土翼缘—板有效宽度 【 ：  ？。   相比较而【言欧洲组合结构【设计规范EC—4对组合《梁混凝？土板有效《宽度：的计算？方法概？念明确并将》简支：组合梁？和连续组合》梁的计算《方法统一起》来摒弃了混凝—土，板有效宽度与混凝土！板厚相关的》规定适用性更强 】。。。  —   本标准—给出的组合梁—混凝土翼板的有【。效宽度基于近年【来国：内大量？组，合梁板结构试验并系！参，考现行国《家，标准混凝土结构设】计规范GB 50】010的相关规【定，同时根据已有—的研究成果并借鉴欧！洲组：合结构？设计规范EC4【的相关条文考虑到】组合梁混凝土板【的，有效宽度主》要和梁跨《度有关和《混凝土板的厚度关】系不大故取消—了混凝土板》有效宽度与厚度相关！的规定此外借鉴【欧洲组合结构—。设计规范EC4【的方法引入连—续组合梁等效—跨径：的概念将混凝—土，板有：效，宽度的？规定推广《。至连续？组合梁 】   ？ ， 严格？而，言，组合梁采用极限【状态设计法应—使用与之相匹配的塑！性有效翼缘宽度近】年来组合梁的塑性】阶段有效宽》度试验研《究已：开展较多也积累【了较多的数》据形成了《较为可靠《的，设计公式(详见【清华大学《的相关研究)本【。条，计算组合《梁混凝？土翼：板，有，效宽度的方》法是基于《组合梁？在，弹，性阶段的受》力，性能所建立起来【的且比？实际值？略偏小而当组合【梁达到极限承载力时！混凝土翼板已进入塑！性，状态此时翼板中的】应力分布趋向均【匀，塑性阶段混凝土翼】板的有？效宽度？远大于弹性阶—段因此本条规定【低估了极限状态时楼！板对：承载力？的实际贡献与组合梁！。的极：限状态设计法并不完！全匹配因此将根据】弹性分析得到的【翼板有效宽度应用于！塑性计算计》算结果偏于》安全 ？ 《     》本条主要《针对：组合梁截面的承【载能力验算在—进行结构整体内【。。力和变？形计算时当组合【梁和柱铰《接或组合梁作—为次：梁时仅？承受竖？向荷载不参》与结构整体抗侧试】验结果表明混凝【土翼板的《有效宽度可统一按】跨中截面《。的有效宽度取值【 ： 《14.1.3  组！合梁的正常使用【极限状态《验算包括挠》度和负弯矩区裂缝】宽度验？算应采用《弹性分析方法并【考虑混凝《土，板剪力滞后、混【凝土开裂、》混凝土收缩徐—变、温度效应等【因素的影响原规范】仅具体给出了—组合梁的挠度计算】方法并提出要验算连！续组合梁负》弯矩区段《裂缝宽度《。的要求本次》修订明确了》正，。常使用极限状态【。组合梁的验》算内容以及需要考虑！的因素同时》还对计算模型—和各因素的考虑方法！进行：了具体说明方便【。设计人员操》作组合梁的》正常使用极》限状态？。验算可按弹性理论进！行原因是在荷载【的，标准组合作用—。下产：。生的截面弯》矩小：于组合梁在弹—性，阶，段的极限弯矩即此】。时的组合梁在正常】使，用阶段仍处于弹性工！作状态？温度荷载以及混凝】土收缩徐变效—应可能？会影：响组合梁《正常使用阶段—的，内力、变形》以及负？。弯矩区裂缝宽度应】。在正常？使用极？限状：态验算中《予以充分《的考：虑 ？     在！计，算组合梁的挠度【时可假定钢和混【凝土都是《理想：的弹塑？性体从而《将混凝土《翼，板，的有效截面除以钢】与混凝土弹性模量】的比值αE换—算，为钢截面(为—使混凝土翼板的【形心位置不变—将翼板的有效宽【度除以？αE即可)》再求出整《个梁截面《的换算截面刚度EI！。eq此外国内外【的试：验研：究结果表明由混【凝土翼板和钢梁间相！对滑移引《起的附加挠度—在10％～1—5％采用焊钉等【。柔性：连，接件时(特别是部】分抗剪连接时)该滑！移效应对挠度的影响！不，能，忽略否则将偏—于不安全《因此：在计：算挠度时需要对换算！截面刚度《进行：折减对连续组合【梁因负弯矩》区混凝土翼板开【裂后退出工作所【以实际上是变截面梁！故欧洲组合结构设】计规范E《C4规定在中—间支座两侧各0.】15l(l为—一个跨间的跨度【。。)的范围内确定【梁的截面《刚度时不考虑混【凝土翼板而》只，。计入在翼板》有效宽度be范围内！负弯矩钢筋》截面对截面刚度的】影响在其余区段【不应取组合梁的【换，算截面？刚度而应取其折【。减刚度按变截—面梁来计算其变形】计算值与试验结【果吻合良好 【。     连！续组合梁《除需验算变形—外还应验算负弯矩】区混凝土翼板的【裂缝宽度验算裂缝宽！度首先需要进—行内力分析》得到支？座，负，弯矩截面的内力值由！。于支座负《弯矩：区混凝土板的开【裂连续组合梁—。在正常使用阶段会出！现明显的内力重分布！现象为？方便：设计可以采用—。。弯矩调幅法来计【算连续组《合梁的支座负—弯矩值即先按—未，开裂弹性分析得到】支座负弯矩然后对该！支座：负弯矩进行折减折减！幅度即为调幅系【。。数调幅系数的—取值建议《。根据已有的试验数】据确定？具，体可见本标准—第10.2》.2条 】。     钢材与混！凝土材料的》温度线？。膨胀系数几乎相【等(约为1.0×】10-5～1.2】×10-5)当【二者温度同时提【高或降低时其温【度变形基本》协调可以忽略由此】引起的温度应力但是！由于钢材的》。导热系数是混凝土的！5，0倍左？右，当外界环境温—。度剧烈变化时钢【材，的温度很快就—接近环境温度而混凝！土的温度则变—化较慢两种材料间】。的温度差将会在组合！。。梁内产生自》平衡：应力即为温度应【力对于简支》。组合：梁，温，度，差会引起《梁的：挠曲变形和截面应力！重分布？；对于连续》组合梁或者其他超】静定结构《温度差还会》引起进一步的约【束弯矩从《而对组合梁的变形和！负弯矩？抗裂造？成，影响对于一般情况下！在，室内使用《的组合梁温度应【。力，。可以忽略对于露【天环境下使用的组】合梁以及直接—受热源辐射作用【的组合梁则需要计算！温度应力露天—使用：。的组合梁截面温度场！的分布非常复—。杂，。为简：化分析计算时通常】可以假定忽略同【一截面内混凝土翼】。板，和，钢梁：内部：各自的温《。度梯度整个截—面内：。只存在混凝土与【钢梁两？个温度温度差—由两个温度》。。决，定；沿梁长度—方向各截《面的温？度分布相同》一般情况下钢—梁和：混凝：土翼板间《的计算温度差可采】用10℃～15℃】在有可能发生更显】著，温差：的情况下则另作考虑！ ， ？    》 混凝土在空—气中凝固和硬化的】过程中会发生水分散！发和体积收缩影【响混凝土《收缩变形《的主要因素》有，组成成分、养—护条件、使用—环境以及构》件的形状和尺—寸等对？。。于，素混凝土其长期收缩！变形在几十》年后可达《(300《～6：00)×《10-6在不利条件！下甚至可达到100！0×10-6混【凝土收缩《也会在组合》梁，内引起自《。。平衡的内力效—。。果类似于组合梁的】温，。度应力由《于，。翼板内配置的钢【筋可以阻《止混凝土的收缩变形！钢筋混凝土翼—板的收缩可取为【(150～200】)×10《-6相当于混凝土】的温度比钢梁降低】。15℃？～20？℃本标准的建—议值为15℃ ！ ：  ：   混凝土徐变会！。影响组合梁的长期性！。能可采用有效弹性】模量法进《行计算当计算—考虑混凝土徐—变影响的组》合梁长期挠度时应】采用荷载准永—久值：组，合混凝土弹性模型】折，减为原来的》50％即《钢与混凝《土弹性模量的比【值取为原来的2倍】而在荷载标》准组合？下计：算裂缝的公式中已经！考虑了荷载长期作用！的影响因此无需【在组合？梁负弯矩《区裂缝宽度验—算中另行考虑—混凝土徐变的影响因！。素 【14.1.4— ， 组合梁的受力状态！与施工条《。件，有关：主要体现在两个方】面第：。一混凝土未达到强】度，前需：要对钢梁进行—。施工阶段验算；第二！正常使用极限状【态验算需要考虑施工！方法：和，顺序的影《响包括变形和裂【缝宽度验算对—于不直接承受动力】荷载以及板件宽厚比！。满，。足塑：。性调幅设计法要求】的组合梁由于采用塑！性调幅设计》法组合梁《的承载力极》限状态验算不—必，。考虑施？工方法？和顺序的《影响而对于其他采用！弹性：设计：方法的？组合梁其承载力【极限状态验算也【。需考虑？施工方法《和顺序的影响 】    【 具体而言可按【施工时钢梁下有无临！时支撑？分别考虑 ！     》对，于施工时钢》。。梁，下无临时支》撑的：组，合梁应分两个阶段】进行计算第一—阶段在混凝土翼板】强，度达到？75％以前组合【梁的自重以及作【用在其上的》全部施工荷载由钢梁！单独承受此时—按一般钢《梁计算其《强度、？挠度和稳《定性：但按弹？。性计算的钢梁强【度和梁的挠度均【应，留，有余：地梁的跨中挠—度，除满足本标准—附，。录A的要求》外尚不？应超：过2：5mm以《。防，止梁下凹段》增，加混凝土的用量和】自重；第二阶段当混！凝土翼板的强度达到！75％以后所增【加，的荷：载全部由组合梁【承受：在验算组合梁的挠】度以及按《弹，性分析方法计—算组：合梁的强度时应【将第一阶段和第二阶！段计算所《得的挠度或应力相】叠，。加在验算组合—。梁的裂缝宽度—时支座负《弯，矩值仅考虑第二【阶段：形成：组合截面之后—产生的弯《。矩值在？第二：阶段计算中可不考虑！钢，梁的整体《。稳定性而组合梁【。按塑性分析法计算强！度时则不必考虑应】力叠加可《不分阶？段按照？组，。合梁一？次承：受全部荷载》进行计？算  】   对于施—工时钢梁下设临时支！。撑的组合梁则应按】。实，际支承情《况验算钢梁的强度】、稳定及变形并且在！计算使用阶段组合梁！承受的续加荷载产生！的，变形和弹性应力时】应把临时支承点【。的反力反向作为续】加荷载如果组合【梁，的设：计是变形控制时可】考虑将钢梁起—拱等措施对于塑【性，分，析有：无临时支承对—组合梁？的极限？抗，弯承载力《均无影响故在计算极！限抗弯承载力—时可以？不分施工阶》段按组合《梁一次承《受全：部，。荷载：进行计算同样—验算连续组合梁的裂！。。缝宽度时支座负弯矩！值仅：考虑形成组》合截面之后》。施，工阶段荷载》。及正常？使用续加《荷载：产生的弯矩值因此】为了有效控制连续】组合梁的负弯矩区裂！缝宽度可以》先浇筑正《弯矩区混凝土待混】凝，土强度达到75【％后拆除临》时支承然后再浇筑负！弯矩区？混凝土此时临时支】承点的？反力产？生的反向续加—荷载就无需计—入用于验算》裂，。缝宽：度的支座负弯矩【值 【。  ：  在连续组合梁中！栓，钉用于组合梁正弯】矩区：时能充分保证钢梁与！混凝土板的组合作】用提高结构刚度和】承载力？但用于负弯矩区时】组合作？用会使混凝》土板受拉而易—于开：裂可能会影》响结构的使用—性能和耐《久性针对《该问：题可以采用》优，化混凝土板》浇筑顺序《、，合理：确定支撑《拆除时机等》施工措施降低负弯矩！区混凝土板的拉应力！达到：理，想的抗裂效》果， 1【4.1.5  【部分抗剪连》接组：合梁是指配置的抗剪！连接件数量少于完】全抗剪连接所需【要的抗剪连接—。。件数量如压型钢板混！凝土组合梁等此时应！按照部分抗剪连【接计算其受弯承载力！国内外？。研究成果表》明在承载力和—变形都能满足要求】时采用部《分，抗剪连接组合梁是可！行的 — 14.》1.6、14.1.！7  尽管》连续组合梁负弯【矩区是？混凝土受拉而钢梁】受压但组合梁具有良！。好的内力重分—布性能故仍然具有】很好的经《济效益负弯矩区可】以利用混凝》土板钢筋和钢梁共同！抵抗弯？矩通过弯《矩调幅后可》使连续组《合梁的结构高度进】。一步减小欧》洲组合结《构设：计规范EC》4建议当《采，用非开裂分析时对于！第一类截《面调幅系数可—取40？。％第二类截面30％！第三类截面20【。。％第：四类截面《。10％而《原规范给出的符合】。塑性调幅设计法要求！的截：面，基本：。满足第一类截面要】。求，且全：部满：。足第二？类截面要求因此原】。规，范规定的不超过【。15％？的，调幅系数比欧洲钢结！构设计规范》EC3D《esi？gn of st】eel s》。truct》ures保守得多根！据，。连续组合《梁的试验结果15％！。也低估了连续组合梁！良好的内力重—分，。布性：能影响？了连续？组合梁经济效益的】发挥由？于发展？组，合梁塑性不仅需要钢！结构的特殊》规定同时混凝土楼板！也应满足相应的要求！本次修订将连续组合！梁承载能力》验算时？的弯矩调幅系数【上限：定为20％ ！    》 板件宽《厚比不符合本标准第！10.？1.5条规定的【截面要求时组合梁应！采用：弹，。性，设计方法此外焊【。钉能为？钢板提供有效的面外！约束因此《具有提高板件受压局！部稳定性的作—用若焊钉的间距足】够小则即使板件不符！合塑性调幅设计【。法要：求，的，宽厚比限值同样能】够在达到塑性极限承！载，力之前不发》。生局部屈曲此—时也可采用塑—性方法进行设计【而不受板件宽厚【比，限制本次《修订：参，考了欧洲组合结【构设计规《范EC？。4的相关条文—给出：了，不满足板《件宽厚比限值仍可】采用：塑性调幅设计法的焊！钉最大间距》要求 1！4.1.8  组】合梁的纵《向抗剪验算作为组】合梁设计《最为特殊的一部分】应引起？足够的？重视本次修订增加】了第14《.6节专门就组合】梁的纵向抗剪验【算进行详细说明【 ， ？    》。 因为？板托：对组合梁《的强：度、变形和裂缝【宽度的影响很小故可！不考虑其《作用 《