14  】钢与混凝土组合梁 ！。。 【 ：14.1  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EC？4D：esign》 of co—mpos《it：e stee—l and c【on-cret【e struct】ures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《 5：00：10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(A！ISC-L》RFD1《。9，99)？规定：混凝土翼缘》板的有效宽度b【e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be【ff,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b—0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(AA】SHTO)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！540？0)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EC4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α？E即可)《再求出整个梁截面的！换，算截面刚度EIeq！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1.0×1【0-5～1》.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℃～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？～600)×1【0-6在不利条【件下：甚至可？达，。到，1000×10【-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：(150～2—00)×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1【5℃ 》。 ， ，。     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7！5％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 》。 1—4.1.6、1【4.1？.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：。EC4建议当采【用非开裂分》析时对于第一类截面！。调幅：系数可取《4，。0％：第二：类截面30％第三】类截面2《0％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》Design o】f s？teel《 struct【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 【 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 ？