钢-混凝土组合梁概述
钢混凝土组合梁的概念
钢混凝土组合梁的概念钢混凝土组合梁是由钢材和混凝土两种材料组合而成的一种结构梁。
钢混凝土组合梁的构造形式主要是将钢材和混凝土分别进行布置，使它们的特点互补，并使结构体系具有更优化的力学性能。
本文将从钢混凝土组合梁的概念、组成材料、优点及应用等方面展开论述。
钢混凝土组合梁的组成材料包括钢材和混凝土，它们各自具有不同的特点和性能。
钢材具有良好的延伸性、可塑性和抗拉性能，能够承受较大的拉力；而混凝土则具有良好的抗压性能，能够承受较大的压力。
通过将两种材料结合起来，钢混凝土组合梁的弯曲性能得到了优化，同时还能够提高梁的承载能力和抗震性能。
钢混凝土组合梁的优点主要体现在以下几个方面。
首先，它能够充分发挥钢材和混凝土的优点，兼顾了钢结构和混凝土结构的特点，大大提高了结构的整体性能。
其次，由于混凝土的抗压性能较好，钢混凝土组合梁在受力时能够充分发挥混凝土的抗压能力，减小了钢材的受力范围，从而降低了钢材的使用量。
此外，钢混凝土组合梁还具有施工方便、经济性好、耐久性高等优点，因此得到了广泛的应用。
钢混凝土组合梁在实际工程中有着丰富的应用。
首先，在建筑领域，钢混凝土组合梁常用于大跨度建筑和高层建筑的结构设计中。
由于钢混凝土组合梁具有较高的承载能力和抗震性能，能够满足大跨度结构的要求，因此得到了广泛的应用。
其次，在桥梁工程中，钢混凝土组合梁也被广泛应用于桥梁梁面的设计中。
由于钢混凝土组合梁具有较好的耐久性和抗腐蚀性能，能够适应各种恶劣的自然环境，因此在桥梁工程中的应用十分广泛。
钢混凝土组合梁在实际工程中的设计和施工过程需要注意一些关键技术。
首先，在梁的设计过程中，需要合理确定钢材和混凝土的布置方式、尺寸和截面形状。
其次，在施工过程中，需要保证钢材和混凝土之间的良好粘结和协同工作。
此外，还需要注意钢材和混凝土在使用过程中的变形和应力分布情况，以保证梁的整体性能。
因此，在钢混凝土组合梁的设计和施工过程中，需要充分考虑各个方面的因素，最大程度地发挥钢混凝土组合梁的优点。
钢与混凝土组合梁
件和施工费用。
（４）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的
折减刚度的计算方法）。
11.2 一般规定
压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件
与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共 同受力的组合梁结构。 组合梁的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成，即： 钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。
钢与混凝土组合梁
重庆大学土木工程学院 崔 佳
11.1 组合梁的应用和发展
组合梁的应用开始于本世纪（20世纪）20年
代 ，我国从50年代开始开展组合梁的研究和应用。
最初主要用于桥梁结构，自80年代以来，由于在多 层及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁 在建筑结构领域也得到了长足的发展。 在设计方法方面，大约在60年代以前，组合梁
正弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢
筋混凝土翼板内，也可能位于钢梁截面内，计算时分
两种情况考虑。
（1）当塑性中和轴位于混凝土受压翼板内 ，即
Afbcehcfc时：
M bce xfc y
Af x bce f c
（2）当塑性中和轴位于钢梁截面内即Af > bcehcfc 时:
M bce hc f c y Ac f y1
梁或钢筋混凝土连续梁，其弯矩重分布的程度较高，
且在正常使用极限状态弯矩重分布就有很大发展。 因此，计算混凝土翼板中纵向钢筋时，应当考虑弯 矩重分布的影响。 由荷载效应标准组合计算的负弯矩区钢筋应力
可以按下式计算：
M k yr r I
由纵向钢筋与钢梁形成的钢截面的惯性矩
Mk—由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩：
中假定钢梁与混凝土翼板有可靠连接，能保证钢筋
应力的充分发挥，忽略混凝土抗拉强度的贡献。
钢—混凝土组合结构概况
一钢—混凝土组合结构概况（一）钢—混凝土组合结构的一般概念组合结构定义：组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而共同工作的结构（Composite Structure）。
钢—混凝土组合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。
从广义概念上看，钢筋混凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。
组合结构分类：组合结构通常是指钢—混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。
国内外常用的钢—混凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢—混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。
（二）钢—混凝土组合结构的发展概况钢—混凝土组合结构这门学科起源于本世纪初期。
于本世纪二十年代进行了一些基础性的研究。
到了五十年代已基本形成独立的学科体系。
至今组合结构在基础理论，应用技术等方面都有很大的发展。
目前钢—混凝土组合结构在高层建筑、桥梁工程等许多土木工程中得到广泛的应用，并取得了较好的经济效益。
在国外，钢—混凝土组合结构最初大量应用于土木工程旨在二次世界大战结束后，当时的欧洲急需恢复战争破坏的房屋和桥梁，工程师们采用了大量的钢—混凝土组合结构，加快了重建的速度，完成了大量的道路桥梁和房屋的重建工程。
1968年日本十胜冲地震以后，发现采用钢—混凝土组合结构修建的房屋，其抗震性能良好，于是钢—混凝土组合结构在日本的高层与超高层中得到迅速发展。
60年代以后世界上许多国家（包括英、美、日、苏、法、德）根据本国的试验研究成果及施工技术条件制定了相应的设计与施工技术规范。
1971年成立了由欧洲国际混凝土委员会（CES）、欧洲钢结构协会（ECCS）、国际预应力联合会（FIP）和国际桥梁及结构工程协会（IABSE）组成的组合结构委员会，多次组织了国际性的组合结构学术讨论会，并于1981年正式颁布了《组合结构》规范。
组合梁设计
栓钉连接件的承压应力在底部最大，沿高度逐渐减小，当接近顶部时承 压应力开始反向。前方根部混凝土的局部受压破碎或劈裂。
栓钉连接件破坏：以混凝土板劈裂最为常见，混凝土板中在连接 件受力方向形成宏观纵向裂缝，在垂直方向形成宏观横向裂缝。此类 破坏时连接件的承载力取决于混凝土的强度等级及品种。
槽钢连接件
（3）弯筋连接件 弯筋连接件一般采用直径不小于12mm的HPB235级钢筋，弯起角度宜
为45°，弯折方向应与板中纵向水平剪应力的方向一致，并成对设置。沿 梁轴线方向的间距不小于0.7hc1，（hc1为混凝土板厚度），且不大于2hc1； 弯筋连接件的长度不小于其直径的30倍，从弯起点算起的长度不小于直径 的25倍，其中，水平段的长度不小于其直径的10倍（光面钢筋应加弯 钢）。弯筋连接件与钢梁连接的双侧焊缝长度为4d（HRB335级钢筋）或 5d（HPB235级钢筋）。
抗剪连接件设计 抗剪连接件形式
一.构造要求
1.一般要求
➢抗剪连接件的作用是抵抗水平剪力和竖向掀起力。 ➢设置抗剪连接件的一般要求是：连接件的抗掀起作用面（如栓钉头部的 底面）高出翼缘板底部钢筋顶面不小于30mm。连接件上部混凝土保护 层厚度不小于15mm；连接件的纵向间距不应大于600mm或混凝土翼 缘板厚度的4倍；连接件的外侧边缘至钢梁缘边缘之间的距离不应小于 20mm，当有托座时不应小于40mm。
弯筋连接件
二.受力性能 1.荷载-滑移曲线
➢推出试验。国际上以推出试验作为连接件的标准试验，图为常用的（欧 洲钢结构协会（ECCS））1981年公布）连接件推出试验标准试件，同 时规定了试验要求。 ➢梁式试验。能较好反映连接件的组合梁中的受力变形性能，但试验较为 复杂。
钢与混凝土组合梁
图4.5 有板托的组合梁
.
如前述组合梁的组合作用主要是依靠剪切连接件，根据剪力件的配置 多少分两类：
1）完全剪切连接：即在极限弯矩作用下所产生的纵向剪力，完全由 所配剪力件承担。
2）部分剪切连接：剪力件所承担的总剪力小于极限弯矩下产生的纵 向剪力。
部分剪切连接组合梁适用于下列三种情况：
在主平面内受弯的实腹构件
▪
VS Itw
≤ fv
.
(4.11)
其中V—施工荷载作用下，钢梁中产生的剪力设计值； S—计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩； I—钢梁毛截面惯性矩； tw—钢梁腹板厚度；
f v —钢梁的抗剪强度设计值。
（5）组合梁在使用阶段的承载力计算 1）受弯承载力 基本假定： ①截面应变符合平截面假定； ②钢材与混凝土均认为是理想弹性材料； ③钢梁与混凝土板之间的连接是可靠的，虽有微小的滑移，但
实距的际1外/2伸。宽当度为S中1；间b梁2不时应，超取b过1等相于邻b钢2。梁上翼缘或板托间净 当采用压型钢板与混凝土组合板时，翼板厚度hc1等于组
合板的总厚度减去压型钢板的肋高。但在计算混凝土翼板 的有效宽度be时，压型钢板与混凝土组合板的翼板厚度hc1 可取有肋处板的总厚度； hc2为板托高度，当无板托时， hc2 =0。
第四章 钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。
组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。
对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图4.1）。如果使两 者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼缘 而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大提 高了（图4.2） 。
钢--混凝土组合梁的概述和发展历史
钢-混凝土叠合板连续组合梁
1995
北京 西客站工程
预应力钢-混凝土组合梁
1998
上海 金贸大厦
钢-混凝土组合梁
2000
深圳 赛格广场
图(1.4) 钢-混凝土组合梁
2000
芜湖 芜湖长江大桥
预应力混凝土板与钢桁架组合梁
2002
沈阳 沈阳市东西干道高架桥
钢-混凝土组合梁
2004
北京 LG 大楼（在建）
钢-混凝土组合梁
组合梁在我国的研究起步比较晚。在改革开放以前，虽有少数工程曾经应用过钢-混凝 土组合梁，如武汉长江大桥，但当时未考虑组合效应而仅仅把它作为强度储备而提高安全度 或者是为了方便施工而己，当时我国有关设计规范都未涉及钢-混凝土组合梁的设计内容。 1978 年以来，原郑州丁学院、原哈尔滨建筑工程学院、山西省电力勘测设计院、华北电力
截面设计方法
内力分析方法
宽厚比要求
备注
连续梁：塑性机构分析法
I 类截面
满足塑性分析 4 条件
简支梁
II，I 类截面
塑性设计
等截面模型＋弯矩调幅法 30% I 类截面 等截面模型＋弯矩调幅法 20% II 类截面
满足塑性分析 4 条件
变截面模型＋弯矩调幅法 15% I 类截面
规范方法
变截面模型＋弯矩调幅法 10% II 类截面
2 长期效应 4 混 凝 土 纵 向 剪 切
组 合 下 的 面计算
组 合 下 的 面计算
挠度
挠度
决定调幅效果的截面分类按照钢结构设计规范如表(1.3)所示：
表 1.3 组合截面的分类 [9]
截面类型
翼缘
腹板
I 类截面 塑性设计 1：要求塑 性铰有转动能力
钢-混凝土组合梁.详解
29
§ 3.3 组合梁试验结果分析
3.3.1 组合梁正截面受力性能
由试验结果知；从加荷到破坏，组合梁 正截面经历弹性、弹塑性和塑性三个受力阶 段，见图3.3.1
塑性 弹塑性 A 弹性
B
30
31
简支组合梁破坏形态
32
连续组合梁破坏形态
33
3.3.1
1、弹性阶段
组合梁正截面受力性能
在荷载作用初期，组合梁整体工作性能良好，荷载－变形曲 线基本上呈线性增长，当荷载达极限荷载的50%左右时，钢梁的 下翼缘开始屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态 2、弹塑性阶段 加荷至混凝土翼缘板板底开裂后，钢梁的应变速率加快，组 合梁的变形增长速度大于荷载的增长速度，荷载－变形曲线开始 偏离原来的直线。当钢梁下翼缘达到曲服后，组合梁的挠度变形
y0
Ay A
i i
i
(3.4.3)
Ai ——第个单元的截面面积,对混凝土单元 需将其换算成钢材单元进行计算 ； yi ——第个单元重心轴距截面顶边得距离。
当考虑混凝土得徐变影响时,应将公式3.4.2 代入公式3.4.3进行计算,即可求得考虑混凝土徐 变影响的组合截面的重心轴距组合截面顶边的距 c y 离,并用 0 表示。
22
3.1.4
组合梁的施工方法
2. 施工阶段组合梁下设临时支撑
施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小
来确定，当跨度L大于7m时，支撑不应少于3个，当跨度L小于7m时，可设置 1~2个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁 不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设 置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁 与混凝土板之间的相对滑移。
钢-砼组合梁
1.钢-砼组合梁（1）钢一混凝土组合梁的构成在城市桥梁工程中，钢-混凝土组合梁一般用于大跨径或较大跨径的桥梁结构，目的是减轻结构自重，尽量减少施工对现况交通与周边环境的影响。
①钢-砼组合梁一般由钢梁和钢筋混凝土桥面板两部分组成。
钢梁由工字型截面或槽型截面构成，钢梁之间设横梁（横隔梁），有时在横梁之间还设小纵梁。
钢梁上浇筑预应力钢筋混凝土。
在钢梁与钢筋混凝土板之间设剪力连接件，二者共同工作。
对于连续梁，可在负弯距区施加预应力或通过“强迫位移法”调整负弯距区内力。
②钢-混凝土组合梁施工流程一般为：钢梁预制并焊接剪力连接件→架设钢梁→安装梁（横隔梁）及小纵梁（有时不设小纵梁）→安装预制混凝土板并浇筑接缝混凝土或支搭现浇混凝土桥面板的模板并铺设钢筋→现浇砼→养护→张拉预应力束→拆除临时支架或设施。
③钢梁的架设方法一般在设计时已考虑好，因此钢梁安装应按施工图进行。
（2）安装方法钢梁工地安装，根据跨径大小、河流情况、交通情况和起吊能力选择安装方法。
城区内常用架设方法有以下几种：白行式吊机整孔架设法、门架吊机整孔架设法、支架架设法、缆索吊机拼装架设法、悬臂拼装架设法、拖拉架设法等。
（3）安装前检查①钢梁安装前应对临时支架、支承、吊机等临时结构和钢梁结构本身在不同受力状态下的强度、刚度及稳定性进行验算。
②应对桥台、墩顶顶面高程、中线及各孔跨径进行复测，误差在允许偏差范围内方可安装。
③应按照构件明细表，核对进场的构件、零件，查验产品出厂合格证及材料的质量证明书。
（4）安装要点①钢梁安装过程中，每完成一节段应测量其位置、标高和预拱度，不符合要求应及时调整。
②钢梁杆件工地焊缝连接，应按设计的顺序进行。
无规定时，焊接顺序宜为纵向从跨中向两端、横向从中线向两侧对称进行。
③钢梁采用高强螺栓连接前，应复验摩擦面的抗滑移系数。
高强螺栓连接前，应按出厂批号，每批抽验不小于8套扭矩系数。
穿人孔内应顺畅，不得强行敲人。
穿人方向应全桥一致。
钢混凝土组合梁的概念
钢混凝土组合梁的概念钢混凝土组合梁是一种由钢材和混凝土组合构成的梁体。
它将钢材和混凝土的优点结合起来，既有钢材的高强度和延性特点，又有混凝土的耐久性和抗火性能。
这种梁体在建筑和桥梁工程中广泛应用，能够满足各种结构设计要求，提高结构的承载能力和使用性能。
钢混凝土组合梁的结构形式是在混凝土梁上焊接或连接钢材构件，形成钢混凝土组合梁。
常见的结构形式有悬臂梁、连续梁和刚构桥梁等。
悬臂梁是将一段钢材悬挂在混凝土梁下方，增加了梁体的强度和刚度；连续梁是将钢材与混凝土梁通过焊接或螺栓连接形成连续的梁体，提高了梁体的整体性能；刚构桥梁是通过混凝土梁和钢材柱、桁架等构件组成的刚性结构，能够承受较大的荷载和水平力。
钢混凝土组合梁的优点主要体现在以下几个方面：1. 强度和刚度高：钢材的高强度和延性特点能够提高梁体的承载能力和刚度，使结构更加稳定和坚固。
2. 耐久性好：混凝土具有良好的耐久性，能够有效地防止腐蚀和氧化，延长梁体的使用寿命。
3. 施工便利：钢材具有较高的可塑性和可焊性，可以方便地进行加工和连接，减少施工时间和成本。
4. 抗火性能好：混凝土的低热导率和高于室温下剥落速度的外表层能够有效地防止梁体的火灾蔓延，提高结构的安全性。
5. 设计灵活性大：钢混凝土组合梁能够根据结构需求进行自由组合和调整，满足各种建筑和桥梁工程的设计要求。
然而，钢混凝土组合梁也存在一些问题和注意事项：1. 界面连接强度：钢材与混凝土的界面连接是组合梁的关键，如果界面连接不牢固，会影响梁体的整体性能。
2. 腐蚀问题：在潮湿和腐蚀环境下，钢材可能出现腐蚀现象，导致梁体的损坏和减弱。
3. 温度变形：钢材和混凝土具有不同的线膨胀系数，受到温度变化影响时，可能会导致梁体发生变形和裂缝。
综上所述，钢混凝土组合梁是一种集钢材和混凝土优点于一体的结构形式，具有高强度、耐久性好、抗火性能好等特点。
然而在实际运用中需要注意界面连接强度、腐蚀问题和温度变形等因素。
钢混凝土组合梁的概念
钢混凝土组合梁的概念
钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。
它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。
钢－混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加梁的延性等。
同钢梁相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等。
钢-混凝土组合概述
体系的基本构成
• 钢—钢筋混凝土组合结构住宅体系建筑是由钢管砼柱、抗侧力支撑、 双向轻钢密肋组合楼盖、复合外墙板等构件组成的钢结构框—撑结构 体系。 • 钢管砼柱是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼，形成两种材料相辅 相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特 点，一般每三层为一个制作安装单元，整根钢管柱一次吊装就位，为 主体结构安装创造了流水作业的条件。 • 钢骨砼梁是在钢梁周围配置钢筋，浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同 工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善， 其变形能力强，抗震性能好，承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了 钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力，可大大 节省模板工作量。 • 抗侧力支撑是由钢管斜撑杆与钢管柱、钢框架梁焊接组成的抗侧力架 体。考虑建筑专业的门窗布置，在不影响建筑功能的前提下，支撑可 以采用X型、单斜杆型、人字型、W型等形式，还可采用偏心耗能支 撑。采用抗侧力支撑取代了传统的砼剪力墙，不仅减轻了结构自重， 而且提高了结构延性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极 抗震的作用。
1.4钢管混凝土
• 钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结 构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是将普 通混凝土填入薄壁圆型钢管内而形成的组合结构。按截面 形式不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢 管混凝土等。钢管混凝土可借助于内填混凝土增强钢管壁 的稳定性；借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用，而 使混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高 的抗压强度和抗变形能力。 • 钢管混凝土结构由于其受力性能及结构特点使其具有以下 的优点： • 1)受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构 件的承载能力大大提高；
钢混凝土组合梁2015
钢-混凝土组合梁2015钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁，通常其肋部采用钢梁，翼板采用混凝土板，两者间用抗剪连接件或开孔钢板连成整体。
抗剪连接件是钢梁与混凝土板共同工作的基础，它沿钢梁与混凝土板的交界面设置。
两种材料按组合梁的形式结合在一起，可以避免各自的缺点，充分发挥两种材料的优势，形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。
近几年，钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明，它不仅可以很好地满足结构的功能要求，而且还具有良好的技术经济效益。
钢-混凝土组合梁的特点钢-混凝土组合梁可以广泛的用于建筑结构和桥梁结构等领域。
对比钢梁和钢筋混凝土梁，钢-混凝土组合梁具有以下主要特点：(1)由于混凝土板与钢梁共同工作，可以充分发挥钢材与混凝土材料各自材料特性；另外，钢-混凝土组合梁与钢板梁相比节省钢材约20％-40％，可以降低造价。
(2)增大梁的截面刚度，降低梁的截面高度和建筑高度。
(3)组合梁的混凝土受压翼板增加了梁的侧向刚度，防止了主梁在使用荷载下的扭曲失稳。
(4)降低冲击系数，抗冲击、抗疲劳和抗震性能好。
(5)可以节省施工支模工序和模板，有利于现场施工。
钢-混凝土组合梁发展钢-混凝土组合梁结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列，已经扩展成为第五大结构(组合结构)，它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。
在荷载作用下，混凝土板受压而钢梁受拉，充分发挥钢材与混凝土的材料特性，实践表明，它兼顾钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益，将成为结构体系的重要发展方向之一，作为组合结构体系中重要的横向承重构件的钢-混凝土组合梁在建筑及桥梁结构等领域必将具有广阔的应用前景。
其发展过程大致经历以下四个阶段：1、20世纪20年代--30年代。
萌芽阶段。
钢一混凝土组合梁的研究始于1922年，MackayMH在加拿大Domion桥梁公司进行了两根外包混凝土钢梁试验，同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验，随后在30年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接构造方法，可以看到处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防火需要的外包混凝土钢梁及实用连接件的研究，而未考虑两者的组合工作效应，这一阶段探索性的研究为后续钢-混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。
钢-混凝土组合梁的发展历程
目录1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 (1)1.1 定义 (1)1.2 分类 (2)2 钢-混凝土组合梁的发展历程 (5)2.1萌芽阶段 (5)2.2发展阶段 (5)2.3全面研究、实用阶段 (6)2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段 (6)3 钢-混凝土组合梁的工程应用实例 (8)3.1 多层工业厂房 (8)3.2 高层建筑 (10)3.3 桥梁结构 (11)4 钢-混凝土组合梁的前景 (12)参考文献 (13)钢-混凝土组合梁结构的发展概述1 钢-混凝土组合梁的定义及分类1.1 定义钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式[1]。
目前钢-混凝土组合结构的主要形式包括组合结构、组合楼板、组合桁架、组合柱等组合承重体系以及组合斜撑、组合剪力墙等组合抗侧力体系，应用领域包括高层及超高层建筑（如图1所示）、大跨桥梁、地下工程、矿山工程、港口工程以及组合加固和修复工程等[2]。
本文主要对钢-混凝土组合梁进行介绍。
图1 赛格广场大厦（深圳）钢-混凝土组合梁作为建筑房屋的横向承重构件，通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合成一个整体来抵抗各种外界作用，能够充分发挥钢梁抗拉、混凝土板受压性能好的优点，与非组合梁结构相比，具有以下一系列的优点：（1）组合梁截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，能过充分发挥材料特性，承载力高。
在承载力相同时，比非组合梁节约钢材约15%-25%。
（2）混凝土板参加梁的工作，梁的刚度增大。
楼盖结构的刚度要求相同时，采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。
组合梁用于高层建筑，不仅降低楼层结构高度，且显著减轻对地基的荷载。
（3）组合梁的翼缘板较宽大，提高了钢梁的侧向刚度，也提高了梁的稳定性，改善了钢梁受压区的受力状态，增强抗疲劳性能。
（4）可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载，无需设置支撑，加快施工速度。
（5）抗震性能好。
（6）在钢梁上便于地焊接托架或牛腿，供支撑室内管线用，不需埋设预埋件。
钢-混凝土组合梁桥
组合梁构造
钢梁：工字形和箱形 混凝土桥面板 剪力键（亦称为连接件）
工字形钢梁与钢板梁组合梁
钢箱梁
组合箱梁截面形式
2. 混凝土桥面板 （1）现浇混凝土板
现浇混凝土板组合
3. 剪力键
剪力键又称为连接键，设在钢梁上翼缘的顶面，其主要 作用是承受钢梁和混凝土翼缘板之间界面上的纵向剪力， 抵抗两者之间的相对滑移，保证混凝土桥面板与钢梁共 同作用。 桥梁工程中常用的有栓钉剪力键、弯筋剪力键和槽钢剪 力键
例题4－4 图示为一桥面净空为净—7附2×0.75m 人行道的钢筋混凝土T梁桥，共设五根主梁。试求 荷载位于支点处时1号梁和2号梁影响线。
钢－混凝土组合梁桥 一、概述 钢-混组合梁桥是指由外露的钢梁或钢 桁梁通过连接件（剪力键， shear connector ）与钢筋混凝土桥面板组合 而成的梁式桥，简称组合梁桥。
重合梁与组合梁的受力原理
组合连续梁桥的在设计中需要 认真考虑以下几个因素：
中支点负弯矩区段，混凝土翼板受拉；
中支点截面弯矩、剪力都最大，受力复杂；
钢-混凝土组合梁设计原理
钢-混凝土组合梁设计原理钢-混凝土组合梁是一种制作工艺复杂的结构形式，它将钢材和混凝土材料组合在一起，充分发挥了钢材和混凝土的优势，以实现更高的强度和刚度。
其设计原理主要包括以下几个方面。
1. 功用组合：钢-混凝土组合梁的设计目标是使钢材和混凝土共同发挥作用，使其相互补充。
其中，钢材主要承担拉应力和剪应力，而混凝土主要承担压应力。
通过合理的设计和构造，双材料的作用协调一致，达到最佳的力学性能。
2. 强度设计：在设计钢-混凝土组合梁时，一般会根据要求确定梁的强度等级和承载力指标。
通过结构力学的计算和分析，确定梁的截面尺寸，并进行判断是否满足强度要求。
钢材和混凝土的配筋设计也是设计的重要内容之一，以保证梁的承载能力和安全性。
3. 刚度设计：钢-混凝土组合梁的刚度设计主要考虑梁在使用过程中的挠度和变形问题。
通过合理选择梁的截面形状和尺寸，以及增加适量的钢材配筋，可以有效提高梁的刚度和扭转刚度，减小变形和挠度。
4. 断面设计：钢-混凝土组合梁的横截面形状和尺寸设计直接影响梁的承载力和刚度。
常见的断面形式有T型梁、I型梁和箱形梁等。
在选择断面形式时，应根据结构要求和构造条件，考虑梁的受力特点，合理确定梁的高度、宽度和配筋方式。
5. 界面连接：钢-混凝土组合梁的界面连接是保证梁的协同工作的关键。
常见的连接方式有焊接、螺栓连接和粘结连接等。
在界面连接设计中，应考虑接触面的刚度和强度要求，以及连接后的受力状态，确保连接处不会出现失效或破坏。
总之，钢-混凝土组合梁的设计原理是在满足结构强度和刚度要求的前提下，通过合理地组合钢材和混凝土材料，使其协同工作，发挥各自的优势。
这种组合方式可以有效提高梁的承载能力、刚度和变形控制能力，使结构更加安全可靠。
钢与混凝土组合结构综述
科技综述钢与混凝土组合结构综述Ξ潘继文 马山积摘要:本文介绍了钢与混凝土组合结构的连接,并分别介绍了压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构各自的特性和构造要求,可供设计和研究人员参考。
关键词:压型钢板 钢与混凝土板组合梁 型钢混凝土结构 钢管混凝土结构1 概 述组合结构(C om posite structures)有时称作混合结构(Mixed structures),两者又统称为复合结构(Hybrid structures)。
组合结构的定义有不同的描述,在土木工程范围内组合结构应该是由两种或两种以上结构材料组成,并且材料之间能以某种方式有效传递内力,以整体的形式产生抗力的结构。
这里不包括虽由两种或两种以上结构材料组成,但却是各自单独发挥作用、简单叠加、单独承受荷载的结构。
《钢与混凝土组合结构》主要叙述钢与混凝土组合而成的组合结构,不包括一般钢筋混凝土结构。
50多年来组合结构的研究与应用得到迅速发展,至今已成为一种公认的新的结构体系。
其与传统的四大结构,既钢结构、木结构、砌体结构和钢筋混凝土结构并列,并扩展成为五大结构。
在土木工程中采用的组合结构主要有:压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土板组合在一起的组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构等五大类。
组合结构充分发挥了钢材与混凝土各自的自身特点和优势,取长补短,组合结构在强度、刚度和延性等方面都比一般的钢筋混凝土结构要好,同时还方便施工,因此组合结构具有广阔的发展前景。
2 剪切连接组合结构是由两种材料共同工作,两种不同性能的材料组合成一体,发挥各自的长处,其关键在于“组合”。
只有将两种不同性能的材料组合成一体才能显示其优越性。
这种组合作用,主要是依靠两种不同材料之间的可靠连接。
连接必须能有效的传递混凝土与钢材之间的剪力,同时能有效抵抗使两者分离的“掀起力”,—1—Ξ作者简介:潘继文,男,中机工程(西安)第二建筑设计咨询有限公司,高级工程师。
钢-混凝土组合梁
钢-混凝土组合梁的设计和施工需要 综合考虑多种因素，包括材料特性、 结构形式、施工工艺等，以确保其性 能和安全。
钢-混凝土组合梁在桥梁工程中得到 了广泛应用，特别是在大跨度桥梁和 复杂结构形式中，其优势更加明显。
钢-混凝土组合梁在长期使用过程中 可能会面临一些问题，如疲劳、腐蚀 等，因此需要采取相应的维护和加固 措施。
对未来研究的展望
随着科技的不断进步，钢-混凝 土组合梁在未来仍将是一个重 要的研究方向，需要进一步探
索其性能和优化设计方法。
对于钢-混凝土组合梁的耐久性 问题，需要加强研究，提出更 加有效的防腐、防锈和加固措
相关规范。
05 钢-混凝土组合梁的优势 与挑战
钢-混凝土组合梁的优势
高承载能力
结构自重轻
钢-混凝土组合梁能够承受较大的集中荷载 和均布荷载，具有较高的承载能力。
由于钢材料具有轻质高强的特点，因此钢混凝土组合梁的结构自重相对较轻，有利 于减轻整体结构的重量。
施工速度快
节能环保
钢-混凝土组合梁的构件可以预先在工厂制 作，现场安装方便快捷，能够缩短施工周 期。
总结词
施工方便，工期短
详细描述
钢-混凝土组合梁的施工方便，能够缩短工期，降低施 工成本。该大桥的施工过程采用了预制拼装的施工方法 ，大大提高了施工效率。
工程案例二
总结词
抗震性能好
详细描述
某高层建筑采用钢-混凝土组合梁作为主要承重结构，具 有良好的抗性能，能够有效地抵抗地震作用。
总结词
承载能力高
详细描述
钢-混凝土组合梁的承载能力较高，能够满足高层建筑对 承重结构的要求。同时，该组合梁还具有良好的塑性和韧 性，能够吸收地震能量，减少结构损伤。
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受动力，冲击荷载时 截面实际应力小：混凝土最大应力小于0.5fc 内力和变形计算时 钢梁发生局部屈曲 钢梁翼缘和腹板的宽厚比或高厚比超限
.
2.3内力和变形计算按弹性理论
内力计算
超静定结构的内力与刚度有关 正弯矩区：
换算截面法（将混凝土折算成钢材） 折算刚度法（考虑混凝土板与钢梁之间的滑移）
弹性理论：不考虑截面塑性发展
材料力学：截面应力线性分布 折算截面：将混凝土的面积折算成钢材的面积
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2.1 弹性理论与塑性理论
塑性理论：考虑截面塑性发展
参与受力的材料均达到屈服应力
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2.1 弹性理论与塑性理论
塑性理论：考虑截面塑性发展
参与受力的材料均达到屈服应力
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2.2 弹性理论的适用条件
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组合楼盖
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1. 钢-混凝土组合梁概述
1. 1定义
1. 2工作机理
1.
3.
4.
1. 3 组合梁分类
5.
.7
1.2
端部锚固钢筋： 胡子筋
16.
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33.
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2.
2. 美国世贸大楼
2.
2.
1. 4 组合梁特点
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2.7 钢梁截面尺寸要求：塑性理论
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2.8 钢梁截面尺寸要求：弹性理论
高跨比：简支1/15~1/20;连续1/20~1/25
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2.9 组合梁有效宽度
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（2）施工阶段钢梁设临时支撑 施工阶段设计 钢梁（弹性理论）：多跨连续梁 使用阶段设计 组合梁（弹性理论或塑性理论）：单跨梁+反向支座反力 计算理论 弹性方法：完全剪切 钢梁应力为两阶段应力的叠加，混凝土应力为使用阶段应 力 挠度：两阶段挠度的叠加 塑性方法：完全/部分剪切 组合梁承担全部荷载 挠度：两阶段挠度的叠加
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1. 5 组合梁适用范围
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1. 7 组合梁受力性能
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1. 8 组合梁破坏形态
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2.
第三讲 钢-混凝土组合梁概述
Design of Steel-Concrete Composite Beams
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组合梁设计的主要内容
组合梁承载力计算
弹性理论 vs 塑性理论 完全抗剪连接 vs 部分抗剪连接 施工阶段 vs 使用阶段 有支撑 vs 无支撑
组合梁变形计算
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本讲主要内容
组合梁的特点 设计基本规定
负弯矩区：
不考虑混凝土的作用 仅考虑钢梁和负弯矩钢筋
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2.4 施工临时支撑对截面设计的影响
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2.5 混凝土与钢梁间滑移
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2.6 组合梁设计原则
（1）施工阶段钢梁不设临时支撑 施工阶段设计 钢梁（弹性理论） 使用阶段设计 组合梁（弹性理论或塑性理论） 计算理论 弹性方法：完全剪切连接 钢梁应力为两阶段应力的叠加，混凝土应力为 使用阶段应力 挠度：两阶段挠度的叠加 塑性方法：完全剪切连接和部分剪切连接 组合梁承担全部荷载 挠度：两阶段挠度的叠加
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1. 9 组合梁的滑移
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1. 10 抗剪连接件： 刚性抗剪连接件(a,b,c)；柔性抗剪连接件(d-f)
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1. 11 组合梁的延性
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1. 12 组合梁的强屈比
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2. 组合梁的分析方法与规定
2.1 弹性理论与塑性理论