14  】。钢与混凝土组—合梁 《 】14.1  一般】规定 — 1》4.1？.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EC4Des】ign of co！。mposite【 steel—。 and《 con-cret！e struc【。tu：re：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 5001【。0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 》 ：1，4.1？.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-【LRFD《199？9)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E】C4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44所《示 ！ 图4—4，   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】E，。C4) 《    】。 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Le/《8但：不超：过板的实际宽度b】ibi？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《Le：(，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44 】。 ：   ？  根据欧》洲组合结《构设计规范EC【。4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(》AASHTO)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(BS5》400)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 5001】0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E？。C4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：％～15％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】1，0.2.2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50《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℃～1》5，℃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(30【0，。～600)×10】-6在不利条件【下甚至可《达到10《00×1《0-6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(1】50～？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5》0，％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7：5，％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25mm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 》 14—.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EC3—Des？ign of st！eel s》tructur【es：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2】0％ 》   》  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EC4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 》 ， 14.1.【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 》