組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2版 課件 第3-5章 壓型鋼板-混凝土組合樓板、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

第三章壓型鋼板-混凝土組合樓板鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理壓型鋼板截面特征施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算使用階段承載力計(jì)算使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.23.23.33.33.43.43.53.5content目錄概述3.13.1組合樓板構(gòu)造要求3.63.6本章小結(jié)壓型鋼板-混凝土組合樓板是指在壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土組成壓型鋼板與混凝土共同承受載荷的樓板，簡(jiǎn)稱為組合樓板，如圖3-1a所示。組合樓板中的壓型鋼板可采用開口型壓型鋼板、縮口型壓型鋼板和閉口型壓型鋼板（圖3-1b）。圖3-1a壓型鋼板—混凝土組合樓板構(gòu)造示意圖圖3-2b鋼與混凝土組合樓板中壓型鋼板的形式3.1概述3.1.1壓型鋼板-混凝土組合樓板概念在壓型鋼板上澆筑混凝土而成的樓板結(jié)構(gòu)，通常采用下面三種形式：（1）由壓型鋼板承擔(dān)所有的樓面荷載，其上的混凝土僅起提供平整工作面的作用，并不參與抵抗外力，在設(shè)計(jì)中作為外加荷載來考慮。（2）壓型鋼板作為澆筑混凝土?xí)r的永久性模板和施工平臺(tái)，它僅承擔(dān)施工時(shí)的外荷載，因此只需進(jìn)行施工階段的承載力計(jì)算和變形驗(yàn)算。待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，壓型鋼板并不拆除，但在使用階段不考慮其承擔(dān)荷載的作用。（3）鋼板不僅用作澆筑混凝土?xí)r的永久性模板而且待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，壓型鋼板與混凝土結(jié)合成整體共同工作，從而全部或部分取代受拉鋼筋。前兩種板稱為非組合樓板，第三種才是組合樓板。壓型鋼板與混凝土之間組合作用的取得，須在壓型鋼板表面形式、壓型鋼板截面形狀或者壓型鋼板端部進(jìn)行一定的構(gòu)造處理以實(shí)現(xiàn)界面之間的縱向剪力傳遞。3.1概述3.1.1壓型鋼板-混凝土組合樓板概念型鋼板通常分為以下四種形式：（1）通過壓型鋼板本身的形狀來提高組合作用，如采用閉口型或縮口型壓型鋼板，或?qū)盒弯摪遄龀删哂欣饨堑耐估撸▓D3-2(a)）；（2）在壓型鋼板的翼緣或腹板上軋制凹凸不平的齒槽或設(shè)置加勁肋（圖3-2(b)）；（3）在壓型鋼板表面開小孔，或在其上翼緣上焊接附加橫向鋼筋（圖3-2(c)）；（4）支承在鋼梁上的壓型鋼板，可用栓釘連接件穿透壓型鋼板并與鋼梁上翼緣可靠地焊接，或?qū)盒弯摪宥瞬坷邏浩街苯雍赣阡摿荷希▓D3-2(d)）。3.1概述3.1.1壓型鋼板-混凝土組合樓板概念圖3-2壓型鋼板-混凝土組合樓板主要形式（c）（d）（1）施工工期短。壓型鋼板可作為施工平臺(tái)和澆筑混凝土的永久性模板，節(jié)省施工中支模和拆模工序以及大部分臨時(shí)支撐；另外，各樓層可以同時(shí)施工，大大加快施工進(jìn)度；（2）在組合樓蓋的施工過程中，壓型鋼板可以作為鋼梁的側(cè)向支撐，提高了鋼梁的整體穩(wěn)定性；（3）壓型鋼板一般很薄，因此交叉疊放、運(yùn)輸和安裝都非常方便。另外，壓型鋼板在使用階段可替代板中受力鋼筋，因而減少了鋼筋的用量及制作和安裝的費(fèi)用；（4）自重輕，抗震性能好。組合樓板剛度大，且省去許多受拉區(qū)混凝土，因而自重較小，這對(duì)于減小地震作用非常有利；（5）壓型鋼板的肋部便于敷設(shè)水、電力、通訊、采暖等管線；同時(shí)，壓型鋼板可以直接用作建筑頂棚，無需安裝吊頂3.1概述

3.1.2組合樓板的優(yōu)點(diǎn)壓型鋼板均由薄鋼板制作，由腹板和翼緣組成各種形狀。翼緣與腹板上的應(yīng)力是通過二者交界面上的縱向剪應(yīng)力傳遞的。由彈性力學(xué)分析可知，受壓翼緣截面上的縱向壓應(yīng)力并非均勻分布，存在剪力滯后效應(yīng)，使得與腹板相交處的應(yīng)力最大，距腹板越遠(yuǎn)，應(yīng)力越小，其應(yīng)力分布呈曲線型，如圖3-3(a)所示。剪力滯后所導(dǎo)致的應(yīng)力分布不均勻的情況，與翼緣的實(shí)際寬厚比、應(yīng)力大小及分布情況、受壓鋼板的支承形式等諸多因素有關(guān)。如果翼緣板的寬厚比較大，在達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，距腹板較遠(yuǎn)處鋼板的應(yīng)力可能尚小，不可能翼緣的全截面都充分發(fā)揮作用，甚至在受壓的情況下先發(fā)生局部屈曲，當(dāng)有剛強(qiáng)的周邊板件時(shí)，其屈曲后的承載能力還會(huì)有較大的提高。因此在實(shí)用計(jì)算中，常根據(jù)應(yīng)力等效的原則，把翼緣上的應(yīng)力分布簡(jiǎn)化為在有效寬度上的均布應(yīng)力，如圖3-3(b)所示。圖3-3壓型鋼板翼緣上的應(yīng)力分布(a)在全寬上的實(shí)際應(yīng)力分布(b)在等效寬度上的假定應(yīng)力分布3.2壓型鋼板截面特征壓型鋼板的受壓翼緣應(yīng)小于表3-1給出的容許最大寬厚比，并按表3-2給出的相應(yīng)公式確定受壓板件的有效計(jì)算寬度和有效寬厚比。在計(jì)算壓型鋼板截面特征時(shí)，如果受壓板件的寬厚比大于有效寬厚比，則應(yīng)按圖3-4所示位置從毛截面中扣除超出部分來確定其有效截面，并按有效翼緣寬度進(jìn)行計(jì)算。圖3-4受壓翼緣的有效計(jì)算寬度（a）無中間加勁肋的兩邊支承板（c）有中間加勁肋的兩邊支承板（b）一邊支承一邊卷邊加勁板（d）一邊支承一邊自由板應(yīng)當(dāng)指出，由于σc是未知的，因此計(jì)算時(shí)可先假定一個(gè)σc的初值，然后經(jīng)反復(fù)迭代求解be，計(jì)算相當(dāng)繁瑣，而通常情況下組合樓板中采用的壓型鋼板形狀較簡(jiǎn)單，在實(shí)用計(jì)算中，常取be=50。因此，當(dāng)壓型鋼板受壓翼緣的實(shí)際寬度大于有效計(jì)算寬度時(shí)，截面特征應(yīng)按有效截面計(jì)算。截面的受拉部分全部有效。3.2壓型鋼板截面特征表3-2壓型鋼板受壓翼緣有效計(jì)算寬度的公式板元的受力狀態(tài)計(jì)算公式兩邊支承，無中間加勁肋兩邊支承，上下翼緣不對(duì)稱，

一邊支承，一邊卷邊，

有1～2個(gè)中間加勁肋的兩邊支承受壓翼緣，

當(dāng)

時(shí)，

當(dāng)

時(shí)，5.一邊支承，一邊卷邊，

6.有1～2個(gè)中間加勁肋的兩邊支承受壓翼緣，

其中

7.一邊支承，一邊自由當(dāng)

時(shí)，

當(dāng)

時(shí)，

當(dāng)

時(shí)，注：be—受壓翼緣的有效計(jì)算寬度(mm)；—折減的有效計(jì)算寬度(mm)；bt—受壓翼緣的實(shí)際寬度(mm)；t—壓型鋼板的板厚(mm)；σc—按有效截面計(jì)算時(shí)，受壓翼緣板支承邊緣處的實(shí)際應(yīng)力(N/mm2)；E—板材的彈性模量(N/mm2)。3.2壓型鋼板截面特征表3-1受壓翼緣板件的容許最大寬厚比翼緣板件支承條件寬厚比bt/t兩邊支承(有中間加勁肋時(shí)，包括中間加勁肋)500一邊支承、一邊卷邊60一邊支承、一邊自由601.施工階段的荷載（1）永久荷載：壓型鋼板、鋼筋和混凝土自重。（2）可變荷載：施工荷載與附加荷載。施工荷載應(yīng)包括施工人員和施工機(jī)具等，并考慮施工過程中可能產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)。當(dāng)有過量的沖擊、混凝土堆放以及管線等應(yīng)考慮附加荷載?？勺兒奢d應(yīng)以工地實(shí)際荷載為依據(jù)。（3）當(dāng)沒有可變荷載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或施工荷載實(shí)測(cè)值小于1.0kN/m2時(shí)，施工荷載取值不應(yīng)小于1.0kN/m2。3.3施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算組合樓板應(yīng)按施工階段和使用兩個(gè)階段分別進(jìn)行計(jì)算。在施工階段，壓型鋼板作為澆筑混凝土的模板，承擔(dān)樓板上全部永久荷載和施工活荷載，此時(shí)，需按照鋼結(jié)構(gòu)理論對(duì)壓型鋼板進(jìn)行承載力計(jì)算和撓度驗(yàn)算。不應(yīng)小于1.0kN/m2。3.3.1施工階段承載力計(jì)算2.施工階段驗(yàn)算原則在施工階段，壓型鋼板應(yīng)按以下原則驗(yàn)算：（1）不加臨時(shí)支撐時(shí)，壓型鋼板承受施工時(shí)的全部荷載，不考慮混凝土承載作用，即施工階段按純壓型鋼板進(jìn)行承載力和變形驗(yàn)算；（2）在施工階段要求壓型鋼板處于彈性階段，不能產(chǎn)生塑性變形，所以壓型鋼板強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算均采用彈性方法計(jì)算；（3）壓型鋼板應(yīng)沿強(qiáng)邊（順肋）方向按單向板驗(yàn)算正、負(fù)彎矩和相應(yīng)撓度是否滿足要求，弱邊（垂直肋）方向不計(jì)算，也不進(jìn)行壓型鋼板抗剪等其他驗(yàn)算；（4）壓型鋼板的計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)按實(shí)際支承跨數(shù)及跨度尺寸確定，但考慮到實(shí)際施工時(shí)的下料情況，一般按簡(jiǎn)支單跨板或兩跨連續(xù)板進(jìn)行驗(yàn)算；（5）若施工階段驗(yàn)算過程中出現(xiàn)壓型鋼板承載能力或撓度不能滿足規(guī)范要求或設(shè)計(jì)要求時(shí)，可通過適當(dāng)調(diào)整組合樓板跨度、壓型鋼板厚度或加設(shè)臨時(shí)支撐等辦法來滿足要求。（6）計(jì)算壓型鋼板施工階段承載力時(shí)，濕混凝土荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.4。（7）壓型鋼板在施工階段承載力應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018的規(guī)定，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0可取0.9。3.3施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算3.3.1施工階段承載力計(jì)算3．施工階段截面承載力驗(yàn)算

壓型鋼板的受彎承載力應(yīng)滿足下列要求：式中：M—計(jì)算寬度（一個(gè)波寬）內(nèi)壓型鋼板施工階段彎矩設(shè)計(jì)值；f—壓型鋼板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；γ—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，可取0.9；Wsc、Wst—計(jì)算寬度內(nèi)壓型鋼板的受壓區(qū)截面抵抗矩和受拉區(qū)截面抵抗矩；當(dāng)壓型鋼板受壓翼緣寬度大于有效截面寬度時(shí)，按有效截面進(jìn)行計(jì)算。（3-1）3.3施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算3.3.1施工階段承載力計(jì)算3．施工階段截面承載力驗(yàn)算

壓型鋼板的受彎承載力應(yīng)滿足下列要求：式中：M—計(jì)算寬度（一個(gè)波寬）內(nèi)壓型鋼板施工階段彎矩設(shè)計(jì)值；f—壓型鋼板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；γ—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，可取0.9；Wsc、Wst—計(jì)算寬度內(nèi)壓型鋼板的受壓區(qū)截面抵抗矩和受拉區(qū)截面抵抗矩；當(dāng)壓型鋼板受壓翼緣寬度大于有效截面寬度時(shí)，按有效截面進(jìn)行計(jì)算。

受壓區(qū)截面抵抗矩

受拉區(qū)截面抵抗矩式中：Is——計(jì)算寬度上壓型鋼板對(duì)截面中和軸的慣性矩，當(dāng)壓型鋼板受壓翼緣寬度大于有效截面寬度時(shí)，按有效截

面進(jìn)行計(jì)算；xc——壓型鋼板中和軸到截面受壓區(qū)邊緣的距離；hs——壓型鋼板的總高度。（3-2）（3-3）（3-1）3.3施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算3.3.1施工階段承載力計(jì)算4.施工階段變形驗(yàn)算在施工階段，混凝土尚未達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此不能考慮壓型鋼板與混凝土的組合作應(yīng)，變形計(jì)算中僅考慮壓型鋼板的抗彎剛度。在此階段，壓型鋼板處于彈性狀態(tài)。均布荷載作用下壓型鋼板的撓度為：（3-4）式中：q1k——施工階段作用在壓型鋼板計(jì)算寬度上的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

Ea——壓型鋼板的鋼材彈性模量；

Is——單位寬度上壓型鋼板的截面慣性矩，受壓翼緣按有效計(jì)算寬度考慮；

l——壓型鋼板的計(jì)算跨度；

α——撓度系數(shù)，對(duì)簡(jiǎn)支板，α=5/384；對(duì)兩跨連續(xù)板，α=1/185。壓型鋼板的撓度應(yīng)滿足條件，其中為允許的撓度限值，取l/180及20mm中的較小值。3.3施工階段組合樓板承載力及變形計(jì)算3.3.1施工階段承載力計(jì)算在混凝土達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，壓型鋼板與混凝土可以共同受力，形成壓型鋼板-混凝土組合樓板，組合樓板將承擔(dān)板上所有使用階段的荷載。組合樓板的承載力計(jì)算包括正截面受彎承載力計(jì)算、斜截面受剪承載力計(jì)算及混凝土與壓型鋼板間的縱向剪切粘結(jié)計(jì)算。對(duì)于有較大集中荷載作用時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行受沖切承載力計(jì)算。

組合樓板主要受到剪力連接程度、荷載形式以及組合樓板名義剪跨比等因素的影響而發(fā)生不同的破壞模式，如圖3-7所示。圖3-7組合樓板主要破壞截面示意圖

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.1組合樓板典型的破壞形態(tài)1.彎曲破壞如果壓型鋼板與混凝土之間有可靠的連接，即在完全剪切連接條件下，組合樓板最有可能發(fā)生沿最大彎矩截面（如圖3-7的1-1截面）的彎曲破壞。試驗(yàn)研究表明，在壓型鋼板的含鋼率較為適中時(shí)，首先在跨中出現(xiàn)多條垂直彎曲裂縫，隨后鋼板底部受拉屈服，最終達(dá)到極限荷載時(shí)，跨中截面受壓區(qū)混凝土壓碎。組合樓板彎曲破壞時(shí)，受拉區(qū)大部分壓型鋼板的應(yīng)力都能達(dá)到抗拉強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力達(dá)到其軸心抗壓強(qiáng)度。如果壓型鋼板有部分截面位于受壓區(qū)，則其應(yīng)力基本上也能達(dá)到鋼材的抗壓強(qiáng)度。2.縱向水平剪切粘結(jié)破壞沿圖3-7所示2-2截面發(fā)生的縱向水平剪切粘結(jié)破壞也是組合樓板的主要破壞模式之一。這種破壞主要是由于混凝土與壓型鋼板的交界面抗剪粘結(jié)強(qiáng)度不足，在組合樓板尚未達(dá)到極限彎矩之前，二者的交界面產(chǎn)生較大的相對(duì)滑移，使得混凝土與壓型鋼板失去組合作用。由于在組合樓板中壓型鋼板與混凝土之間產(chǎn)生較大的垂直分離和縱向滑移，組合樓板變形呈非線性增加，并且在加載點(diǎn)處常出現(xiàn)壓型鋼板的局部壓曲現(xiàn)象，最終，由于壓型鋼板與混凝土失去或基本喪失組合作用，組合樓板迅速破壞。

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.1組合樓板典型的破壞形態(tài)3.斜截面剪切破壞這種破壞模式在組合樓板中一般不常見，只有當(dāng)組合樓板的名義剪跨比較?。ń孛娓叨扰c板跨之比很大）、而荷載又比較大，尤其是在集中荷載作用時(shí)，易在支座最大剪力處（如圖3-7中3-3截面）發(fā)生沿斜截面的剪切破壞。因此，在較厚的組合樓板中，如果混凝土的抗剪能力不足尚應(yīng)設(shè)置箍筋以抵抗板中的豎向剪力。除了以上幾種主要的破壞模式外，有時(shí)還可能發(fā)生一些局部破壞使組合樓板喪失承載能力，如組合樓板發(fā)生沖切破壞、壓型鋼板發(fā)生局部受壓屈曲破壞以及壓型鋼板與混凝土發(fā)生豎向分離而導(dǎo)致組合樓板破壞等。

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.1組合樓板典型的破壞形態(tài)1.組合樓板的內(nèi)力分析方法和原則（1）組合樓板中的壓型鋼板肋頂以上混凝土厚度hc為50mm~100mm時(shí)，組合樓板可沿強(qiáng)邊（順肋）方向按單向板計(jì)算。（2）組合樓板中的壓型鋼板肋頂以上的混凝土厚度hc大于100mm時(shí)，組合樓板的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：①當(dāng)λe＜0.5時(shí)，按強(qiáng)邊方向單向板進(jìn)行計(jì)算；②當(dāng)λe＞2.0時(shí)，按弱邊方向單向板進(jìn)行計(jì)算；③當(dāng)0.5≤λe≤2.0時(shí)，按正交異性雙向板進(jìn)行計(jì)算；其中，有效邊長(zhǎng)比λe應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中λe——有效邊長(zhǎng)比；

Ix

——組合樓板強(qiáng)邊計(jì)算寬度的截面慣性矩

Iy

——組合樓板弱邊計(jì)算寬度的截面慣性矩，只考慮壓型鋼板肋頂以上的混凝土的厚度；

lx、ly

——組合樓板強(qiáng)邊、弱邊方向的跨度。（3-5）（3-6）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算（3）正交異性雙向板（圖3-8（a）），對(duì)邊長(zhǎng)修正后，可簡(jiǎn)化為等效各向同性板。計(jì)算強(qiáng)邊方向彎矩Mx時(shí)（圖3-8（b）），弱邊方向等效邊長(zhǎng)可取μly，按各向同性板計(jì)算Mx；計(jì)算弱邊方向彎矩My時(shí)（圖3-8（c）），強(qiáng)邊方向等效邊長(zhǎng)可取lx/μ

，按各向同性板計(jì)算My。（4）連續(xù)組合樓板在強(qiáng)邊方向正彎矩作用下，采用彈性分析計(jì)算內(nèi)力時(shí)，可考慮塑性內(nèi)力重分布，但支座彎矩調(diào)幅不宜大于15%。(a)正交異性板(b)等效各向同性板（計(jì)算Mx時(shí)）(c)等效各向同性板（計(jì)算My時(shí)）圖3-8雙向正交異性板的計(jì)算邊長(zhǎng)

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算2.局部集中荷載作用下的有效工作寬度1—承受局部集中荷載鋼筋；2—局部承壓附加鋼筋圖3-9局部荷載分布有效寬度

在局部集中荷載（集中點(diǎn)荷載或者線荷載）作用下，組合樓板應(yīng)對(duì)作用力較大處進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算，其有效工作寬度應(yīng)按下列公式計(jì)算（圖3-9）：

（1）受彎計(jì)算時(shí)：簡(jiǎn)支板連續(xù)板（3-7）（3-8）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算（2）受剪計(jì)算時(shí):式中：lp——荷載作用中點(diǎn)至樓板支座的較近距離；l——組合樓板跨度；be——局部荷載在組合樓板中的工作寬度（圖3-9）；

bw——局部荷載在壓型鋼板中的工作寬度（圖3-9），按下式計(jì)算：（3-9）（3-10）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算3.組合樓板截面在正彎矩作用下的受彎承載力計(jì)算使用階段組合樓板正截面受彎承載力計(jì)算，應(yīng)按塑性設(shè)計(jì)法進(jìn)行。計(jì)算時(shí)采用如下基本假定：（1）正截面受彎承載力極限狀態(tài)時(shí)，截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力分布圖形可以等效為矩形，其應(yīng)力值為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值α1fc；（2）正截面受彎承載力極限狀態(tài)時(shí)，壓型鋼板及受拉鋼筋的應(yīng)力均達(dá)到各自的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（3）忽略中和軸附近受拉混凝土的作用和壓型鋼板凹槽內(nèi)混凝土的作用；（4）完全剪切連接組合樓板，在混凝土與壓型鋼板的交界面上滑移很小，混凝土與壓型鋼板始終保持共同工作，截面應(yīng)變符合平截面假定。

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算則組合樓板截面在正彎矩作用下，其截面的應(yīng)力分布如圖3-10所示。根據(jù)截面的內(nèi)力平衡條件，得

由式（3-11），可得（3-12）（3-13）（3-11）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算1—壓型鋼板重心軸；2—鋼材合力點(diǎn)圖3-10組合樓板正截面受彎承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖其中相對(duì)界限受壓區(qū)高度應(yīng)按下列公式計(jì)算：（3-17）（3-16）

①有屈服點(diǎn)鋼材

②無屈服點(diǎn)鋼材③當(dāng)截面受拉區(qū)配置鋼筋時(shí)，相對(duì)界限受壓區(qū)高度計(jì)算公式（3-16）和（317）中的fa應(yīng)分別用鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy和壓型鋼板強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fa代入計(jì)算，其較小值為相對(duì)界限受壓區(qū)高度。

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算

混凝土受壓區(qū)高度x應(yīng)符合下列條件：且（3-14）（3-15）式中：M——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板的彎矩設(shè)計(jì)值；Mu——組合樓板所能承擔(dān)的極限彎矩；b——組合樓板計(jì)算寬度，一般情況計(jì)算寬度

可取1m進(jìn)行計(jì)算；x——混凝土計(jì)算受壓區(qū)高度；Aa——計(jì)算寬度內(nèi)壓型鋼板截面面積；As——計(jì)算寬度內(nèi)板受拉鋼筋截面面積；fa——壓型鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算如果按式（3-13）求出的x滿足時(shí)，表明壓型鋼板肋以上混凝土受壓面積不夠，還需部分壓型鋼板內(nèi)的混凝土連同該部分壓型鋼板受壓，這時(shí)精確計(jì)算組合樓板的受彎承載力非常繁瑣，可以重新選擇壓型鋼板的型號(hào)和尺寸，使得。如無合適的壓型鋼板可以替代時(shí)，可按下式驗(yàn)算：（3-18）fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fc——混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；h0——組合樓板截面有效高度，取壓型鋼板及鋼筋拉力

合力點(diǎn)至混凝土受壓區(qū)邊緣的距離；εcu——受壓區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變，取0.0033；ξb——相對(duì)界限受壓區(qū)高度；β1——受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形影響系數(shù)；α1——混凝土受壓區(qū)等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)。4.組合樓板截面在負(fù)彎矩作用下的受彎承載力計(jì)算組合樓板截面在負(fù)彎矩作用下，可不考慮壓型鋼板受壓，將組合樓板截面簡(jiǎn)化成等效T形截面，其正截面受彎承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算(圖3-11):圖3-11簡(jiǎn)化的T形截面（b）簡(jiǎn)化后組合樓板截面

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算式中：M——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板的負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值；

——負(fù)彎矩區(qū)截面有效高度；

bmin——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板換算腹板寬度;

b——組合樓板計(jì)算寬度;

cs——壓型鋼板板肋中心線間距；

bb——壓型鋼板單個(gè)波槽的最小寬度。集中荷載作用下的組合樓板受彎承載力計(jì)算時(shí)，考慮到集中荷載有一定的分布寬度，在利用上述各公式計(jì)算時(shí)，應(yīng)將截面的計(jì)算寬度b改為有效寬度be。（3-19）（3-20）（3-21）（a）簡(jiǎn)化前組合樓板截面5.組合樓板斜截面受剪承載力計(jì)算一般忽略壓型鋼板的抗剪作用，僅考慮混凝土部分的抗剪作用，則組合樓板的斜截面受剪承載力應(yīng)符合：（3-22）式中：V——組合樓板最大剪力設(shè)計(jì)值；ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；bmin——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板換算腹板寬度；h0——組合樓板截面有效高度。

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算6.組合樓板縱向剪切粘結(jié)承載力計(jì)算剪切粘結(jié)設(shè)計(jì)是組合樓板設(shè)計(jì)最重要的部分之一。組合樓板剪切粘結(jié)承載力與壓型鋼板截面面積、形狀、表面加工情況、剪跨、連接件、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等諸多因素有關(guān)。根據(jù)大量試驗(yàn)，中壓型鋼板與混凝土間的縱向剪切粘結(jié)承載力應(yīng)符合下式規(guī)定:式中：V——組合樓板最大剪力設(shè)計(jì)值；Vu——組合樓板縱向抗剪承載力；b——組合樓板計(jì)算寬度；ft

——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

a——剪跨，均布荷載作用時(shí)取a=ln/4，ln為板凈跨度，連續(xù)板可取反彎點(diǎn)之間的距離；Aa——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板截面壓型鋼板面積；ho

——組合樓板的有效高度；m，k——剪切粘結(jié)系數(shù)，按附錄1取值。（3-23）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算7.組合樓板受沖切承載力計(jì)算在局部集中荷載作用下，當(dāng)荷載的作用范圍較小，而荷載值很大、板較薄時(shí)容易發(fā)生沖切破壞。沖切破壞一般是沿著荷載作用面周邊45o斜面上發(fā)生。沖切破壞的實(shí)質(zhì)是在受拉主應(yīng)力作用下混凝土的受拉破壞，破壞時(shí)形成一個(gè)具有45o斜面的沖切錐體，如圖3-12所示。組合樓板受沖切驗(yàn)算時(shí)，忽略壓型鋼板槽內(nèi)混凝土和壓型鋼板的作用，按板厚為hc的鋼筋混凝土板計(jì)算。圖3-12組合樓板沖切破壞計(jì)算圖形

組合樓板的受沖切承載力可按下式計(jì)算：式中：Fl——局部集中荷載設(shè)計(jì)值；

ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；hc——組合樓板中壓型鋼板頂面以上混凝土的厚度；

ucr——組合樓板沖切面的計(jì)算截面周長(zhǎng)，按下式計(jì)算：其中ac、bc分別為集中荷載作用面的長(zhǎng)和寬。（3-24）（3-25）

3.4使用階段承載力計(jì)算3.4.2組合樓板承載力計(jì)算組合樓板的撓度可采用彈性理論，按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算。對(duì)于具有完全剪切連接的組合樓板，可按換算截面法進(jìn)行。因?yàn)榻M合樓板是由鋼和混凝土兩種性能不同的材料組成的，為便于撓度的計(jì)算，可將其換算成同一種材料的構(gòu)件，求出相應(yīng)的截面剛度。具體方法為將截面上壓型鋼板的面積乘以壓型鋼板與混凝土彈性模量的比值αE換算為混凝土截面，按圖3-13計(jì)算換算截面慣性矩。換算截面慣性矩近似按開裂換算截面與未開裂換算截面慣性矩的平均值計(jì)算。1—中和軸；2—壓型鋼板重心軸圖3-13組合樓板截面剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.1使用階段組合樓板的剛度計(jì)算（1）未開裂換算截面慣性矩未開裂換算截面慣性矩，可按下列公式計(jì)算：（3-26）（3-27）（3-28）

（2）開裂換算截面慣性矩

開裂換算截面慣性矩，可按下列公式計(jì)算：（3-29）（3-30）（3-31）（3-32）3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.1使用階段組合樓板的剛度計(jì)算式中：——未開裂換算截面慣性矩；

——開裂換算截面慣性矩；b——組合樓板計(jì)算寬度；cs

——壓型鋼板板肋中心線間距；br——開口板為槽口的平均寬度，鎖口板、閉口板為槽口的最小寬度；hc——壓型鋼板肋頂上混凝土厚度；hs——壓型鋼板的高度；h0——組合樓板截面有效高度；ycc——截面中和軸距混凝土頂邊距離，若ycc＞hc，取ycc=hc；ycs——截面中和軸距壓型鋼板截面重心軸距離；αE——鋼對(duì)混凝土的彈性模量比；Ea——鋼的彈性模量；Ec——混凝土的彈性模量；Aa——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板中壓型鋼板的截面面積；Ia

——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板中壓型鋼板的截面慣性矩；ρa(bǔ)——計(jì)算寬度內(nèi)組合樓板中壓型鋼板含鋼率。3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.1使用階段組合樓板的剛度計(jì)算（3）組合樓板截面抗彎剛度組合樓板在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下截面的抗彎剛度可按下列公式計(jì)算：式中：Bs——短期荷載作用下的截面抗彎剛度。組合樓板在長(zhǎng)期荷載作用下截面的抗彎剛度可按下列公式計(jì)算：式中:B——長(zhǎng)期荷載作用下的截面抗彎剛度；

——長(zhǎng)期荷載作用下的平均換算截面慣性矩；、——長(zhǎng)期荷載作用下未開裂換算截面慣性矩及開裂換算截面慣性矩，按公式（3-26）、（3-29）計(jì)算，計(jì)

算中αE改用2αE

。3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.1使用階段組合樓板的剛度計(jì)算（3-33）（3-34）（3-35）（3-36）使用階段組合樓板的最大撓度，應(yīng)按荷載的準(zhǔn)永久組合作用下，并考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算，滿足下列公式要求：式中：f——荷載作用下產(chǎn)生的最大撓度，按一次加載，采用荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算；flim——組合樓板的撓度限值，f=l0/360，l0為組合樓板的計(jì)算跨度。（3-37）3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.2使用階段組合樓板的撓度驗(yàn)算

對(duì)組合樓板負(fù)彎矩區(qū)最大裂縫寬度的計(jì)算，可近似忽略壓型鋼板的作用，按普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。其最大裂縫寬度應(yīng)采用下列公式：（3-38）（3-39）（3-40）（3-41）（3-42）（3-43）3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.3組合樓板裂縫寬度計(jì)算式中：ω——最大裂縫寬度；

ψ——裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：當(dāng)ψ＜0.2時(shí)，取ψ=0.2；當(dāng)ψ＞1時(shí)，取ψ=1；對(duì)直接承受重復(fù)荷

載的構(gòu)件，取ψ=1；

σsq——按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合計(jì)算的組合樓板負(fù)彎矩區(qū)縱向受拉鋼筋的等效應(yīng)力；cs——最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離，當(dāng)cs<20mm時(shí)，取cs=20mm；

ρte

——按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率；在最大裂縫寬度計(jì)算中，當(dāng)ρte＜0.01時(shí)，取ρte=0.01；

Ate——有效受拉混凝土截面面積；

As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；

deq——受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑；

di——受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的公稱直徑；

ni——受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的根數(shù)；

vi——受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的相對(duì)粘性特性系數(shù)，光面鋼筋vi=0.7，帶肋鋼筋vi=1.0；

As——受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；

——組合樓板負(fù)彎矩區(qū)板的有效高度；

Mq——按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合計(jì)算的彎矩值。3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.3組合樓板裂縫寬度計(jì)算試驗(yàn)和理論分析表明，組合樓蓋舒適度不僅僅取決于樓板的自振頻率，還與樓蓋的峰值加速度有關(guān)。為保證組合樓板在使用階段具有必要的舒適度，應(yīng)對(duì)其峰值加速度和自振頻率進(jìn)行驗(yàn)算，保證其自振頻率fn不宜小于3Hz，亦不宜大于9Hz，且振動(dòng)峰值加速度ap與重力加速度g之比不宜大于表3-5中的限值。具體計(jì)算參見附錄2。表3-5振動(dòng)峰值加速度限值房屋功能住宅、辦公商場(chǎng)、餐飲ap/g0.0050.015舞廳、健身房、手術(shù)室等其他功能的房屋，以及fn小于3Hz或大于9Hz時(shí)，應(yīng)做專門的研究論證。3.5使用階段剛度、撓度及裂縫寬度計(jì)算3.5.4組合樓板的舒適度驗(yàn)算（1）組合樓板用壓型鋼板應(yīng)采用鍍鋅鋼板，鍍鋅量應(yīng)根據(jù)腐蝕環(huán)境，可選擇兩面鍍鋅量為275g/m2的基板。組合樓板不宜采用鋼板表面無壓痕的光面開口型壓型鋼板，且基板凈厚度不宜小于0.75mm。作為永久模板使用的壓型鋼板基板的凈厚度不宜小于0.5mm；（2）壓型鋼板澆筑混凝土面的槽口寬度，開口型壓型鋼板凹槽重心軸處寬度（br）、縮口型壓型鋼板和閉口型壓型鋼板槽口最小澆筑寬度（br）不應(yīng)小于50mm。當(dāng)槽內(nèi)放置栓釘時(shí)，壓型鋼板總高(hs，包括壓痕)不宜大于80mm，如圖3-14所示。（3）組合樓板總厚度h不應(yīng)小于90mm，壓型鋼板肋頂部以上混凝土厚度hc不應(yīng)小于50mm。圖3-14組合樓板截面凹槽寬度示意圖3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.1一般規(guī)定（1）組合樓板正截面承載力不足時(shí)，可在板底沿順肋方向配置縱向抗拉鋼筋，鋼筋保護(hù)層凈厚度不應(yīng)小于15mm，板底縱向鋼筋與上部縱向鋼筋間應(yīng)設(shè)置拉筋。（2）組合樓板不宜采用鋼板表面無壓痕的光面開口型壓型鋼板，若必須采用時(shí)，應(yīng)沿垂直肋方向布置不小于

6@200的橫向鋼筋，并應(yīng)焊接于壓型鋼板上翼緣。焊有橫向抗剪鋼筋的壓型鋼板組合樓板的剪切粘結(jié)系數(shù)應(yīng)按附錄1試驗(yàn)確定。（3）組合樓板在有較大集中（線）荷載作用部位應(yīng)設(shè)置橫向鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于壓型鋼板肋以上混凝土截面面積的0.2%，延伸寬度不應(yīng)小于集中（線）荷載分布的有效寬度。鋼筋的間距不宜大于150mm，直徑不宜小于6mm。（4）組合樓板支座處構(gòu)造鋼筋及板面溫度鋼筋配置應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的有關(guān)規(guī)定。3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.2配筋要求（1）組合樓板支承于鋼梁上時(shí)，其支承長(zhǎng)度對(duì)邊梁不應(yīng)小于75mm(圖3-15a)；對(duì)中間梁，當(dāng)壓型鋼板不連續(xù)時(shí)不應(yīng)小于50mm(圖3-15b)；當(dāng)壓型鋼板連續(xù)時(shí)不應(yīng)小于75mm(圖3-15c)。圖3-15組合樓板支承于鋼梁上3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.3端部構(gòu)造（2）組合樓板支承于混凝土梁上時(shí)，應(yīng)在混凝土梁上設(shè)置預(yù)埋件，預(yù)埋件設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的規(guī)定，不得采用膨脹螺栓固定預(yù)埋件。組合樓板在混凝土梁上的支承長(zhǎng)度，對(duì)邊梁不應(yīng)小于100mm(圖3-16a)；對(duì)中間梁，當(dāng)壓型鋼板不連續(xù)時(shí)不應(yīng)小于75mm(圖3-16b)；當(dāng)壓型鋼板連續(xù)時(shí)不應(yīng)小于100mm(圖3-16c)。圖3-16組合樓板支承于混凝土梁上1—預(yù)埋件3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.3端部構(gòu)造（3）組合樓板支承于砌體墻上時(shí)，應(yīng)在砌體墻上設(shè)混凝土圈梁，并在圈梁上設(shè)置預(yù)埋件，組合樓板應(yīng)支承于預(yù)埋件上，并應(yīng)符合第（2）條的規(guī)定。（4）組合樓板支承于剪力墻側(cè)面時(shí)，宜支承在剪力墻側(cè)面設(shè)置的預(yù)埋件上，剪力墻內(nèi)宜預(yù)留鋼筋并與組合樓板負(fù)彎矩鋼筋連接，埋件設(shè)置以及預(yù)留鋼筋的錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的規(guī)定(圖3-17)。圖3-17組合樓板與剪力墻連接構(gòu)造1—預(yù)埋件；2—角鋼或槽鋼；3—剪力墻內(nèi)預(yù)留鋼筋；4—栓釘3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.3端部構(gòu)造組合樓板與梁之間應(yīng)設(shè)有抗剪連接件。一般可采用栓釘連接。栓釘?shù)脑O(shè)置應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）栓釘沿梁軸線方向間距不應(yīng)小于栓釘桿徑的6倍，不應(yīng)大于樓板厚度的4倍，且不應(yīng)大于400mm；栓釘垂直于梁軸線方向不應(yīng)小于栓釘桿徑的4倍，且不應(yīng)大于400mm；（2）栓釘中心至鋼梁上翼緣側(cè)邊或預(yù)埋件邊的距離不應(yīng)小于35mm，至設(shè)有預(yù)埋件的混凝土梁上翼緣側(cè)邊的距離不應(yīng)小于60mm；（3）栓釘頂面混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm，栓釘釘頭下表面高出壓型鋼板底部鋼筋頂面不應(yīng)小于30mm；（4）當(dāng)栓釘位置不正對(duì)鋼梁腹板時(shí)，在鋼梁上翼緣受拉區(qū)，栓釘桿直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的1.5倍，在鋼梁上翼緣非受拉區(qū)，栓釘桿直徑不應(yīng)大于鋼梁上翼緣厚度的2.5倍；栓釘桿直徑不應(yīng)大于壓型鋼板凹槽寬度的0.4倍，且不宜大于19mm；（5）栓釘長(zhǎng)度不應(yīng)小于其桿徑的4倍，焊后栓釘高度hd應(yīng)大于壓型鋼板高度加上30mm，且應(yīng)小于壓型鋼板高度加上75mm。3.6組合樓板構(gòu)造要求3.6.4抗剪連接件要求（1）壓型鋼板-混凝土組合樓板是由壓型鋼板與混凝土通過組合作用形成，具有較多性能優(yōu)勢(shì)和廣泛應(yīng)用前景；（2）施工階段，壓型鋼板承擔(dān)樓板上全部永久荷載和施工活荷載，采用鋼結(jié)構(gòu)理論，按照完全彈性方法進(jìn)行承載力和變形驗(yàn)算，并且壓型鋼板受壓翼緣要按有效翼緣寬度進(jìn)行計(jì)算；（3）在使用階段，壓型鋼板-混凝土組合樓板主要發(fā)生彎曲破壞、縱向剪切粘結(jié)破壞和斜截面剪切破壞等三種主要破壞形態(tài)，有時(shí)也出現(xiàn)局部壓曲破壞、局部沖切破壞、壓型鋼板與混凝土發(fā)生豎向分離等其他破壞形態(tài)。（4）對(duì)使用階段的驗(yàn)算，組合樓板受彎承載力計(jì)算可采用以平截面假定為基礎(chǔ)的塑性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算，組合樓板縱向剪切粘結(jié)破壞承載力主要采用m-k系數(shù)法表達(dá)的統(tǒng)計(jì)回歸計(jì)算公式，組合樓板斜截面剪切破壞承載能力僅考慮混凝土抗剪貢獻(xiàn)；（5）組合樓板截面彎曲剛度可以采用換算截面法計(jì)算，換算截面慣性矩近似按開裂換算截面與未開裂換算截面慣性矩的平均值計(jì)算；其撓度計(jì)算采用彈性理論，應(yīng)按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算；（6）連續(xù)組合樓板負(fù)彎矩區(qū)最大裂縫寬度可按普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)符合現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010）的規(guī)定；（7）應(yīng)對(duì)組合樓板進(jìn)行峰值加速度和自振頻率驗(yàn)算以考慮舒適度的要求。本章小結(jié)（1）根據(jù)壓型鋼板板型的不同，壓型鋼板－混凝土組合樓板有哪幾種主要形式？（2）簡(jiǎn)述壓型鋼板-混凝土組合樓板主要的性能特點(diǎn)。（3）簡(jiǎn)述壓型鋼板受壓翼緣有效計(jì)算寬度的概念及剪力滯后效應(yīng)。（4）簡(jiǎn)述使用階段壓型鋼板-混凝土組合樓板的主要破壞模式。（5）簡(jiǎn)述壓型鋼板-混凝土組合樓板的內(nèi)力分析方法和原則。（6）簡(jiǎn)述壓型鋼板-混凝土組合樓板撓度計(jì)算所采用的方法及剛度計(jì)算時(shí)的換算截面法。（7）簡(jiǎn)述組合樓板的主要構(gòu)造要求。（8）試述組合樓板舒適度驗(yàn)算應(yīng)滿足哪些要求？思考題某工程樓板采用壓型鋼板-混凝土組合樓板，其最大計(jì)算跨度為l=2.5m。壓型鋼板型號(hào)采用BONDEK-200-600，其自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.157kN/m2，壓型鋼板厚度為1.0mm，波高52mm，波距為200mm，壓型鋼板鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度為290MPa、截面面積為1678mm2/m，截面慣性矩為64.08×104mm4/m，截面抵抗矩為16.69×103mm3/m，壓型鋼板具體截面形狀和尺寸見圖3-11。壓型鋼板頂面以上混凝土厚度為68mm，樓板總厚度120mm，水泥砂漿面層厚度30mm?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30（，

）。施工階段和使用階段的活荷載分別為1.5kN/m2和2.5kN/m2，使用階段活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)。試對(duì)該組合樓板進(jìn)行施工階段和使用階段的正截面受彎承載力和撓度驗(yàn)算。習(xí)題第四章型鋼混凝土結(jié)構(gòu)鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理型鋼混凝土梁型鋼混凝土柱型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)柱腳4.24.24.34.34.44.44.54.5content目錄型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述4.14.1本章小結(jié)4.1.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的概念

型鋼混凝土（SteelReinforcedConcrete，簡(jiǎn)稱SRC）結(jié)構(gòu)是指在混凝土中主要配置型鋼，并配有適量縱向鋼筋和箍筋的一種結(jié)構(gòu)形式。不同國(guó)家對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)有不同的命名，英美等西方國(guó)家稱之為混凝土外包鋼結(jié)構(gòu)（ConcreteEncasedSteelwork），日本稱之為鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（鉄骨鉄筋コンクリート），前蘇聯(lián)稱之為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，我國(guó)稱之為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。4.1概述4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述節(jié)點(diǎn)詳圖節(jié)點(diǎn)三維示意圖施工現(xiàn)場(chǎng)照片

（a）型鋼混凝土柱（b）型鋼混凝土梁（c）型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)圖4-1型鋼混凝土構(gòu)件4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述根據(jù)截面配鋼形式的不同，型鋼混凝土構(gòu)件可分為實(shí)腹式和空腹式兩類。實(shí)腹式型鋼混凝土構(gòu)件主要配置軋制或焊接工字鋼、十形鋼、L形鋼及T形鋼等，空腹式型鋼混凝土構(gòu)件主要配置由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼構(gòu)成的空間桁架式骨架。不同配鋼形式的型鋼混凝土構(gòu)件截面如圖4-1所示。4.1.2型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為一種獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式，既發(fā)揮了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了二者各自的缺點(diǎn)，具有良好的受力性能。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：（1）承載能力高型鋼混凝土結(jié)構(gòu)配置了型鋼，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面含鋼率高得多，則在同等截面條件下，型鋼混凝土構(gòu)件的承載能力比鋼筋混凝土構(gòu)件大大提高。同時(shí)，型鋼對(duì)內(nèi)部核心混凝土具有良好的約束作用，改善混凝土的力學(xué)性能。（2）抗震性能好型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在鋼筋混凝土截面中增加了型鋼，鋼材優(yōu)良的塑性性能可在結(jié)構(gòu)中得到充分發(fā)揮，從而使得型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的延性和耗能能力。尤其是實(shí)腹式型鋼混凝土構(gòu)件的抗震性能比鋼筋混凝土構(gòu)件優(yōu)越得多，而空腹式型鋼混凝土構(gòu)件的抗震性能雖不及實(shí)腹式，但與鋼筋混凝土構(gòu)件相比仍有明顯改善。因此，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)特別適用于地震區(qū)的高層及超高層建筑。（3）施工速度快實(shí)腹式和空腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)所配置的型鋼均可在加工廠制作，施工工業(yè)化程度顯著提高；同時(shí)，型鋼在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，可作為承重骨架承受施工荷載，減少模板支撐的使用量，極大地便利施工。4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述4.1.2型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：（1）剛度大外包混凝土使型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的剛度明顯大于鋼結(jié)構(gòu)，因而在超高層建筑及高聳結(jié)構(gòu)中采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，可以避免水平側(cè)移過大，容易滿足限值要求。（2）防火、耐久性能好最初提出型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，是為了利用外包混凝土提高鋼結(jié)構(gòu)的防火性能，實(shí)際上由于混凝土的保護(hù)作用，除防火性能之外，型鋼混凝土在防腐、防銹等耐久性方面也較鋼結(jié)構(gòu)有顯著提高。（3）穩(wěn)定性好型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土對(duì)型鋼具有良好的包裹作用，能夠避免型鋼發(fā)生整體失穩(wěn)或局部屈曲，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。型鋼混凝土構(gòu)件中的型鋼一般不需要設(shè)置加勁肋。當(dāng)然，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)也存在不足之處。型鋼表面光滑，與混凝土之間的粘結(jié)性能相對(duì)較差，粘結(jié)滑移問題突出。另外，型鋼與鋼筋并存，使得節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，澆筑混凝土困難，給設(shè)計(jì)和施工帶來諸多不便。因此，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程應(yīng)用中既要充分發(fā)揮其長(zhǎng)處，又要盡量避免和解決其缺點(diǎn)和不足。4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述4.1.3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用20世紀(jì)初，歐美學(xué)者最先對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)開展研究，完成了系列試驗(yàn)，取得了一定的研究成果。美國(guó)的混凝土規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范及英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均列入了關(guān)于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)條款，歐洲統(tǒng)一規(guī)范中的組合結(jié)構(gòu)規(guī)范也包括型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定。前蘇聯(lián)從20世紀(jì)30年代開始研究型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于大量工程，先后出版《勁性鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》和《勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》，之后還對(duì)后者進(jìn)行多次修訂。日本是早期研究和應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)最多的國(guó)家，從1920年開始完成了大量的型鋼混凝土梁、柱及節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，取得了豐富的研究成果，1958年出版了《型鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》及其條文說明，并在1963年、1975年、1987年、2001年、2010年和2014年完成了六次修訂。國(guó)外研究與應(yīng)用4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述4.1.3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用

我國(guó)從20世紀(jì)50年代開始應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，主要依據(jù)前蘇聯(lián)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，范圍限于工業(yè)建筑。從20世紀(jì)80年代開始，冶金工業(yè)部建筑研究總院、西安建筑科技大學(xué)、中國(guó)建筑科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、東南大學(xué)等分別對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，建立了符合我國(guó)實(shí)際國(guó)情的設(shè)計(jì)方法。1997年，原冶金工業(yè)部參考日本規(guī)程，頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（YB9082-97），該規(guī)程在2006年進(jìn)行了修訂。

2002年，原建設(shè)部基于我國(guó)大量研究成果，編制了《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2001），現(xiàn)行《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ138-2016）中關(guān)于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)容是在此規(guī)程的基礎(chǔ)上修訂形成的。相關(guān)規(guī)程的頒布與實(shí)施，促進(jìn)了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)越來越廣泛的應(yīng)用，如北京央視新主樓、上海環(huán)球金融中心、深圳地王大廈等標(biāo)志性建筑均采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。4.1型鋼混凝土結(jié)構(gòu)概述國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用4.2.1試驗(yàn)研究對(duì)實(shí)腹式型鋼混凝土梁進(jìn)行兩點(diǎn)集中對(duì)稱加載（圖4-2），得到荷載-跨中撓度關(guān)系曲線如圖4-3所示。由圖可知，在加荷初期（OA段），梁處于彈性階段，荷載與撓度基本呈線性關(guān)系。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載15%~20%時(shí)，純彎段的受拉區(qū)邊緣混凝土開裂。隨著荷載增加，純彎段和彎剪段相繼出現(xiàn)新的豎向裂縫，而原有裂縫不斷開展，但當(dāng)裂縫發(fā)展到型鋼下翼緣附近后，不再隨荷載的增加而繼續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)了“停滯”現(xiàn)象。這主要是因?yàn)樾弯搫偠容^大，裂縫的發(fā)展受到型鋼翼緣的阻止，同時(shí)型鋼的翼緣和腹板對(duì)混凝土，尤其是核心混凝土的受拉變形有較大約束。因此，雖然構(gòu)件已經(jīng)開裂，但此時(shí)荷載-撓度曲線并無明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（AB段）。當(dāng)荷載增加到極限荷載的50%左右時(shí)，裂縫基本出齊。荷載繼續(xù)增大，剪跨段的豎向裂縫逐漸指向加載點(diǎn)變?yōu)樾绷芽p，剪跨比越小，這種現(xiàn)象越明顯。當(dāng)荷載增加到一定程度，型鋼受拉翼緣開始屈服，之后型鋼腹板沿高度方向也逐漸屈服，此時(shí)，梁的剛度降低較大，裂縫和變形迅速發(fā)展（CD段）。圖4-2型鋼混凝土梁加載圖圖4-3荷載-跨中撓度關(guān)系曲線4.2型鋼混凝土梁4.2.1試驗(yàn)研究(受力全過程分析)圖4-2型鋼混凝土梁加載圖圖4-3荷載-跨中撓度關(guān)系曲線4.2型鋼混凝土梁

當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的80%左右時(shí)，對(duì)于具有抗剪連接件的梁，在型鋼上翼緣與混凝土交界面上沒有出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，型鋼與混凝土變形協(xié)調(diào)，沒有產(chǎn)生相對(duì)滑移，平截面假定符合良好；對(duì)于未設(shè)置抗剪連接件的梁，型鋼上翼緣與混凝土交界面上的粘結(jié)力遭到破壞，產(chǎn)生明顯的縱向裂縫，且隨著荷載繼續(xù)增加，內(nèi)力重分布，粘結(jié)裂縫貫通，保護(hù)層混凝土被壓碎脫落，承載力開始下降。此時(shí)型鋼上翼緣與混凝土之間產(chǎn)生了較大的相對(duì)滑移，型鋼與混凝土已不能共同工作，平截面假定不成立。與鋼筋混凝土梁相比，未設(shè)置抗剪連接件且受壓區(qū)混凝土保護(hù)層較薄的型鋼混凝土梁的混凝土劈裂比較突出，導(dǎo)致梁的承載力在達(dá)到最大后下降較快，但由于型鋼的存在及其對(duì)核心混凝土的約束作用，梁不會(huì)立即崩潰，仍具有一定的承載能力（DE段）。4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算1.基本假定（1）截面應(yīng)變保持平面；（2）不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；（3）受壓邊緣混凝土極限壓應(yīng)變?chǔ)與u取0.003，相應(yīng)的最大壓應(yīng)力取混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc乘以受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力影響系數(shù)α1，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí)，α1取為1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定；受壓區(qū)應(yīng)力圖簡(jiǎn)化為等效的矩形應(yīng)力圖，其高度取按平截面假定所確定的中和軸高度乘以受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形影響系數(shù)β1，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí)，β1取為0.8；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，β1取為0.74，其間按線性內(nèi)插法確定；（4）型鋼腹板的應(yīng)力圖形為拉壓梯形應(yīng)力圖形，計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為等效矩形應(yīng)力圖形；（5）鋼筋、型鋼的應(yīng)力等于鋼筋、型鋼應(yīng)變與其彈性模量的乘積，其絕對(duì)值不應(yīng)大于其相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；縱向受拉鋼筋和型鋼受拉翼緣的極限拉應(yīng)變?nèi)?.01。4.2型鋼混凝土梁4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算2.正截面受彎承載力計(jì)算方法（1）型鋼截面為充滿型實(shí)腹型鋼的型鋼混凝土梁，其正截面受彎承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算（計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-4所示）：圖4-4型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算參數(shù)示意圖4.2型鋼混凝土梁對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況，(4-1)(4-2)(a)鋼筋、混凝土、型鋼翼緣應(yīng)力(c)型鋼腹板應(yīng)力(b)截面4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算2.正截面受彎承載力計(jì)算方法（1）型鋼截面為充滿型實(shí)腹型鋼的型鋼混凝土梁，其正截面受彎承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算（計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-4所示）：4.2型鋼混凝土梁對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況，(4-3)(4-4)(4-5)圖4-4型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算參數(shù)示意圖(a)鋼筋、混凝土、型鋼翼緣應(yīng)力(c)型鋼腹板應(yīng)力(b)截面4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算2.正截面受彎承載力計(jì)算方法（1）型鋼截面為充滿型實(shí)腹型鋼的型鋼混凝土梁，其正截面受彎承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算（計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-4所示）：4.2型鋼混凝土梁圖4-4型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算參數(shù)示意圖(a)鋼筋、混凝土、型鋼翼緣應(yīng)力(c)型鋼腹板應(yīng)力(b)截面當(dāng)，時(shí)(4-6)(4-7)4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算2.正截面受彎承載力計(jì)算方法（1）型鋼截面為充滿型實(shí)腹型鋼的型鋼混凝土梁，其正截面受彎承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算（計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-4所示）：4.2型鋼混凝土梁圖4-4型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算參數(shù)示意圖(a)鋼筋、混凝土、型鋼翼緣應(yīng)力(c)型鋼腹板應(yīng)力(b)截面混凝土受壓區(qū)高度x應(yīng)符合下列公式要求：(4-8)(4-9)(4-10)4.2.2型鋼混凝土梁正截面受彎承載力計(jì)算式中：M

—彎矩設(shè)計(jì)值；

Maw—型鋼腹板承受的軸向合力對(duì)型鋼受拉翼

緣和縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的力矩；

Naw—型鋼腹板承受的軸向合力；

α1—受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力影響系數(shù)；

β1—受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形影響系數(shù)；

fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

fa

、fa’—型鋼抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

fy

、fy’—鋼筋抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

As

、As’—受拉、受壓鋼筋的截面面積；

Aaf

、Aaf’—型鋼受拉、受壓翼緣的截面面積；b

—截面寬度；h

—截面高度；h0

—截面有效高度；

t

w

—型鋼腹板厚度；

tf

、tf’—型鋼受拉、受壓翼緣厚度；

ξb—相對(duì)界限受壓區(qū)高度；

Es—鋼筋彈性模量；

x—混凝土等效受壓區(qū)高度；

as

、aa—受拉區(qū)鋼筋、型鋼翼緣合力點(diǎn)至截面受拉邊緣

的距離；as’、aa’—受壓區(qū)鋼筋、型鋼翼緣合力點(diǎn)至截面受壓邊緣

的距離；

a—型鋼受拉翼緣與受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊

緣的距離；

δ1—型鋼腹板上端至截面上邊距離與的比值，為

型鋼腹板上端至截面上邊的距離；

δ1—型鋼腹板下端至截面上邊距離與的比值，為

型鋼腹板下端至截面上邊的距離。（2）型鋼混凝土梁的圓孔孔洞截面處的受彎承載力計(jì)算可按公式（4-1）~（4-10）進(jìn)行，計(jì)算中應(yīng)扣除孔洞面積。（3）配置桁架式型鋼的型鋼混凝土梁，其受彎承載力計(jì)算可將桁架的上、下弦型鋼等效為縱向鋼筋，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中鋼筋混凝土梁的相關(guān)規(guī)定計(jì)算。4.2型鋼混凝土梁4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算1.斜截面受剪破壞形態(tài)試驗(yàn)研究表明，型鋼混凝土梁在剪跨比較大（λ>2.5）時(shí)易發(fā)生彎曲破壞，除此之外，梁常發(fā)生剪切破壞。型鋼混凝土梁的剪切破壞形態(tài)主要包括三類，即剪切斜壓破壞、剪切粘結(jié)破壞和剪壓破壞。

（1）剪切斜壓破壞當(dāng)剪跨比λ<1.0或1.0<λ<1.5且梁的含鋼率較大時(shí)，易發(fā)生剪切斜壓破壞。在這種情況下，梁的正應(yīng)力不大，剪應(yīng)力卻相對(duì)較高，當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的30%~50%時(shí)，梁腹部首先出現(xiàn)斜裂縫。隨著荷載增加，腹部受剪斜裂縫逐漸向加荷點(diǎn)和支座附近延伸，最終形成臨界斜裂縫。當(dāng)荷載接近極限荷載時(shí)，在臨界斜裂縫的上下出現(xiàn)幾條大致與之平行的斜裂縫，將梁分割成若干斜壓桿，此時(shí)沿梁高連續(xù)配置的型鋼腹板承擔(dān)著斜裂縫面上混凝土釋放出來的應(yīng)力。最后，型鋼腹板發(fā)生屈服，接著斜壓桿混凝土被壓碎，梁宣告破壞。梁的剪切斜壓破壞形態(tài)如圖4-6（a）所示。4.2型鋼混凝土梁(a)剪切斜壓破壞(b)剪切粘結(jié)破壞(c)剪壓破壞圖4-6型鋼混凝土梁剪切破壞形態(tài)4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算1.斜截面受剪破壞形態(tài)試驗(yàn)研究表明，型鋼混凝土梁在剪跨比較大（λ>2.5）時(shí)易發(fā)生彎曲破壞，除此之外，梁常發(fā)生剪切破壞。型鋼混凝土梁的剪切破壞形態(tài)主要包括三類，即剪切斜壓破壞、剪切粘結(jié)破壞和剪壓破壞。（2）剪切粘結(jié)破壞

當(dāng)剪跨比不太小而梁所配置的箍筋數(shù)量較少時(shí)，易發(fā)生剪切粘結(jié)破壞。加荷初期，由于所產(chǎn)生的剪力較小，型鋼與混凝土可作為整體共同工作。隨著荷載增加，型鋼與混凝土交界面上的粘結(jié)力逐漸被破壞。當(dāng)型鋼外圍混凝土達(dá)到其抗拉強(qiáng)度而退出工作時(shí)，交界面處產(chǎn)生劈裂裂縫，梁內(nèi)發(fā)生應(yīng)力重分布。最后，裂縫迅速發(fā)展，形成貫通的劈裂裂縫，梁失去承載能力，宣告破壞。梁的剪切粘結(jié)破壞形態(tài)如圖4-6（b）所示。對(duì)于配有適量箍筋的型鋼混凝土梁，由于箍筋對(duì)混凝土具有一定的約束作用，提高了型鋼與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度，從而能夠改善梁的粘結(jié)破壞形態(tài)。另外，對(duì)于承受均布荷載的型鋼混凝土梁，由于均布荷載對(duì)混凝土有“壓迫”作用，其粘結(jié)性能也能得到提高。4.2型鋼混凝土梁(a)剪切斜壓破壞(b)剪切粘結(jié)破壞(c)剪壓破壞圖4-6型鋼混凝土梁剪切破壞形態(tài)4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算1.斜截面受剪破壞形態(tài)試驗(yàn)研究表明，型鋼混凝土梁在剪跨比較大（λ>2.5）時(shí)易發(fā)生彎曲破壞，除此之外，梁常發(fā)生剪切破壞。型鋼混凝土梁的剪切破壞形態(tài)主要包括三類，即剪切斜壓破壞、剪切粘結(jié)破壞和剪壓破壞。（3）剪壓破壞當(dāng)剪跨比λ>1.5且梁的含鋼率較小時(shí)，易發(fā)生剪壓破壞。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的30%~40%時(shí)，首先在梁的受拉區(qū)邊緣出現(xiàn)豎向裂縫。隨著荷載不斷增加，梁腹部出現(xiàn)彎剪斜裂縫，指向加荷點(diǎn)。當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的40%~60%時(shí)，斜裂縫處的混凝土退出工作，主拉應(yīng)力由型鋼腹板承擔(dān)。荷載繼續(xù)增大，使型鋼腹板逐漸發(fā)生剪切屈服。最后，在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下，剪壓區(qū)混凝土達(dá)到彎剪復(fù)合受力時(shí)的強(qiáng)度而被壓碎，構(gòu)件破壞。梁的剪壓破壞形態(tài)如圖4-5（c）所示4.2型鋼混凝土梁(a)剪切斜壓破壞(b)剪切粘結(jié)破壞(c)剪壓破壞圖4-6型鋼混凝土梁剪切破壞形態(tài)4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算2.斜截面受剪承載力主要影響因素（1）剪跨比剪跨比λ=M/(Vh0)的變化實(shí)際反映了梁的彎剪作用相關(guān)關(guān)系，對(duì)梁的破壞形態(tài)有重要影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著剪跨比增大，型鋼混凝土梁的受剪承載力逐漸降低。剪跨比對(duì)集中荷載作用下梁的受剪承載力影響更為顯著。（2）加載方式試驗(yàn)研究表明，集中荷載作用下型鋼混凝土梁的受剪承載力比均布荷載作用下有所降低。（3）混凝土強(qiáng)度等級(jí)型鋼混凝土梁的受剪承載力主要由混凝土、型鋼和箍筋三者提供?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)直接影響混凝土斜壓桿的強(qiáng)度、型鋼與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度和剪壓區(qū)混凝土的復(fù)合強(qiáng)度，因此型鋼混凝土梁的受剪承載力隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高。（4）含鋼率與型鋼強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨含鋼率的增加，型鋼混凝土梁的受剪承載力提高。型鋼的含鋼率越大，其所承擔(dān)的剪力也越大，且在含鋼量較大的梁中，被型鋼約束的混凝土較多，有利于提高混凝土的強(qiáng)度和變形能力。在含鋼率相同時(shí)，提高型鋼的強(qiáng)度能有效提高型鋼混凝土梁的受剪承載力。（5）配箍率型鋼混凝土梁中配置的箍筋不僅可以直接承擔(dān)一部分剪力，而且能夠約束核心混凝土，提高梁的受剪承載力，有利于防止梁發(fā)生粘結(jié)破壞。4.2型鋼混凝土梁4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算3.斜截面受剪承載力計(jì)算方法（1）型鋼混凝土梁的剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況，按一般力學(xué)方法計(jì)算。對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況，按下述規(guī)定計(jì)算。1）一級(jí)抗震等級(jí)的框架結(jié)構(gòu)和9度設(shè)防烈度的一級(jí)抗震等級(jí)框架(4-11)2）其他情況一級(jí)抗震等級(jí)

(4-12)二級(jí)抗震等級(jí)(4-13)三級(jí)抗震等級(jí)

(4-14)四級(jí)抗震等級(jí)，取地震作用組合下的剪力設(shè)計(jì)值。4.2型鋼混凝土梁4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算式中：

Mlbua、Mrbua—梁左、右端順時(shí)針或逆時(shí)針方向按實(shí)配鋼筋和型鋼截面積（計(jì)入受壓鋼筋及梁有效翼緣

寬度范圍內(nèi)的樓板鋼筋）、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，且考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)的正截面受彎

承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值，二者之和應(yīng)分別按順時(shí)針和逆時(shí)針方向進(jìn)行計(jì)算，并取其最大

值；梁有效翼緣寬度取梁兩側(cè)跨度的1/6和翼板厚度6倍中的較小者；Mlb、Mrb—考慮地震作用組合的梁左、右端順時(shí)針或逆時(shí)針方向彎矩設(shè)計(jì)值，二者之和應(yīng)取分別按順

時(shí)針和逆時(shí)針方向進(jìn)行計(jì)算的較大值，對(duì)一級(jí)抗震等級(jí)框架，兩端彎矩均為負(fù)彎矩時(shí)，絕

對(duì)值較小的彎矩應(yīng)取零；VGb—考慮地震作用組合時(shí)的重力荷載代表值產(chǎn)生的剪力設(shè)計(jì)值，可按簡(jiǎn)支梁計(jì)算確定；ln—梁的凈跨。4.2型鋼混凝土梁4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算（2）對(duì)于充滿型實(shí)腹型鋼的型鋼混凝土梁，其斜截面受剪承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：1）一般型鋼混凝土梁對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況，(4-15)對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況，(4-16)4.2型鋼混凝土梁式中：V

b—型鋼混凝土梁的剪力設(shè)計(jì)值；

f

yv—箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A

sv—配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；

S—沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向上箍筋的間距；

λ—計(jì)算截面剪跨比，可取λ=

a

/

h

o,為計(jì)算截面至支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離，計(jì)算截面取集中荷載作

用點(diǎn)處的截面；當(dāng)λ<

1.5時(shí)，取λ=

1.5；當(dāng)λ>

3時(shí)，取λ=3。

f

t

—混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算4.2型鋼混凝土梁2）集中荷載作用下型鋼混凝土梁對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況，(4-17)對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況，(4-18)式中：V

b—型鋼混凝土梁的剪力設(shè)計(jì)值；

f

yv—箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A

sv—配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；

S—沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向上箍筋的間距；

λ—計(jì)算截面剪跨比，可取λ=

a

/

h

o,為計(jì)算截面至支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離，計(jì)算截面取集中荷載作

用點(diǎn)處的截面；當(dāng)λ<

1.5時(shí)，取λ=

1.5；當(dāng)λ>

3時(shí)，取λ=3。

f

t

—混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算（3）為了防止型鋼混凝土梁發(fā)生脆性較大的斜壓破壞，型鋼混凝梁的受剪截面應(yīng)符合下列條件：對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況，(4-19)(4-20)對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況，(4-21)(4-22)式中：f

c—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

f

a—型鋼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值b

、h

o—分別為型鋼混凝土梁的截面寬度和有效高度；

ha、h

w—分別為型鋼腹板的厚度和高度；

βc—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí)，取βc=1；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取

為βc=0.8；其間按線性內(nèi)插法確定。4.2型鋼混凝土梁4.2.3型鋼混凝土梁斜截面受剪承載力計(jì)算（4）型鋼混凝土梁圓孔孔洞截面處的受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)于持久、短暫設(shè)計(jì)狀況

(4-23)對(duì)于地震設(shè)計(jì)狀況(4-24)式中：γ

—孔邊條件系數(shù)，孔邊設(shè)置鋼套管