组合梁设计
钢混组合梁设计说明
钢混组合梁设计说明1桥梁工程1.1 主要技术标准(1) 公路等级：高速公路；(2) 设计速度：80km/h；(3) 行车道数：双向四车道；(4) 设计基准期：100年；(5) 建筑限界：桥面标准宽度2×12.6m，净高5m；(6) 桥面横坡：2%；(7) 设计荷载：公路-Ⅰ级；(8) 抗震设防标准：设计基本地震动峰值加速度0.15g，特征周期0.4s；1.2上部构造本桥为跨黑龙溪而设。
施工图设计阶段左、右线上部构造均采用1×40mT梁，根据最新实测横、纵断面，左线上部构造变更为1×60m简支钢混叠合梁，中心桩号ZK45+385.8，右线上部构造变更为1×48m简支钢混叠合梁，中心桩号K45+396。
钢梁相关说明详见本说明第5条。
桥面板采用抗裂、抗渗高性能混凝土。
每方混凝土中掺入50kg钢纤维，钢纤维为端钩形高强钢丝切断型，长度宜为30～35mm，直径或等效直径为0.6～0.9mm，抗拉强度大于600Mpa，具体技术要求应符合《纤维混凝土结构技术规程》(CECS 38-2004)及《水泥混凝土桥面铺装技术指南》(SCGF31-2010)的相关规定。
1.3下部构造下部构造起点岸桥台接双桥村2号隧道，止点岸桥台接林家埂隧道。
两岸桥台均仅设台帽和横向挡块，台帽置于隧道基础上，不设背墙，主梁直接与隧道仰拱相接。
两岸台后均不设搭板。
施工桥台前应仔细核对隧道专业相关变更图纸。
施工前，施工单位应复测桥梁设计线地面线、桥梁边线处地面线和桩顶高程并详细核对，如与设计采用数据相差较大，应及时反馈至设计方，对结构进行修正。
1.4横断面布置左线标准横断面布置详见图1，布置原则为使桥面防撞护栏内侧边线与隧道洞内电缆沟内侧边线对齐。
考虑到本桥总长较短，区间停车存在安全隐患，在桥上不设应急停车道。
桥面净宽为8.75m，与隧道同宽，设2根行车道。
右线标准横断面相应翻转，详见设计图。
跨中处桥面宽12.6m，组成为：1.26m（隧道外侧检修道通道及柔性棚洞护栏）+0.6m（防撞护栏）+8.75m（行车道）+0.6m （防撞护栏）+1.39m（隧道内侧检修道通道及柔性棚洞护栏）其中防撞护栏外侧各设两根隧道检修道通道，用于隧道检修人员在双桥村2号隧道和林家埂隧道之间通行。
钢-混凝土组合梁设计
腹板
Aw=286x8=2288
A=Aft+Afb+Aw=4208 Ybs=134.06;Yts=165.94 Is=55.68e4
借助Excell计算
弯矩 剪力 钢梁顶A 钢梁腹板上端B 钢梁中性轴处C 钢梁腹板下端D 钢梁底E
Байду номын сангаас
Is
ys
So
5.57E+07
-165.9 -159.9
4.3.1 EC4的桁架模型(***)
叠合面的剪力Vl 混凝土斜压杆的压力De 横向钢筋的拉力Ts
（1）混凝土开裂前：混凝土斜压杆破坏
（2）混凝土开裂后：裂缝间混凝土的咬合力 ，横向钢筋的销栓力，压型钢板的抗剪力
4.3.2 《钢-混凝土组合结构设计规程》DL/T5085-1999
1.9 设计实例
（1）施工阶段设计
（1.1） 荷载计算 钢梁截面：上翼缘120x6；下翼缘150x8；腹板286x8 厚90；宽3000 施工荷载1kN/m2
（1.2） 内力计算
跨度3.5m 支座截面弯矩
1/8ql2
支座反力
3/8ql
上翼缘
Aft=120x6=720
下翼缘
2.5.2 竖向抗剪连接承载力计算方法2：考虑混凝土翼板
2.6 设计实例：塑性理论设计
例7-1
（1）施工阶段按弹性理论
跨度为3.5m的两跨连续梁 已计算，满足要求
（2）使用阶段：塑性理论
跨度为7m的简支梁，不必考虑荷载路径
荷载计算 判断中性轴位置 截面承载力
（1）荷载计算
不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献
截面应变分布？？？
2.4.1 部分抗剪连接承载力计算方法1：钢结构设计 规范
简述组合梁截面的设计过程
组合梁截面的设计过程引言组合梁是采用不同材料组合而成的梁，由于不同材料的优势互补，可以在很大程度上提高梁的承载能力和刚度。
设计组合梁的截面需要考虑许多因素，包括材料的强度、形状和连接方式等。
本文将详细介绍组合梁截面的设计过程。
材料选择选择合适的材料是组合梁设计的首要任务。
常见的组合梁材料包括钢筋混凝土、钢梁和木材等。
选材时应根据梁的工作条件、跨度和荷载等因素进行综合考虑。
在选择材料时，一般应优先考虑材料的强度、刚度和稳定性等因素。
梁截面形状设计梁截面的形状设计是组合梁设计的关键环节。
截面形状直接影响梁的承载能力和刚度。
常见的组合梁截面形状有矩形、T形、I形和工字形等。
在进行截面形状设计时，需要考虑梁的跨度、弯矩分布和荷载类型等因素。
一般情况下，矩形或T形截面适用于短跨度梁，而I形或工字形截面适用于大跨度梁。
矩形截面设计矩形截面是一种常见的组合梁截面形式。
矩形截面的设计主要包括确定截面的高度和宽度两个参数。
为了提高梁的承载能力和刚度，一般应选择较大的截面高度和宽度。
在确定矩形截面高度时，还需考虑截面的受弯和剪切性能。
通过对矩形截面的计算和分析，可以得到满足设计要求的矩形截面尺寸。
T形截面设计T形截面是一种常用于组合梁设计的截面形式。
T形截面的设计主要包括确定翼缘板和腹板的尺寸。
翼缘板的计算一般以受弯和剪切性能为限制条件，需要考虑截面的受弯刚度和抗剪能力。
腹板的计算一般以受弯性能为限制条件，需要考虑截面的抗弯刚度和承载能力。
通过对T形截面的计算和分析，可以得到满足设计要求的T 形截面尺寸。
I形截面设计I形截面是一种常见的组合梁截面形式。
I形截面的设计主要包括确定上下翼缘板和腹板的尺寸。
翼缘板的计算一般以受弯和剪切性能为限制条件，需要考虑截面的受弯刚度和抗剪能力。
腹板的计算一般以受弯性能为限制条件，需要考虑截面的抗弯刚度和承载能力。
通过对I形截面的计算和分析，可以得到满足设计要求的I形截面尺寸。
工字形截面设计工字形截面是一种常用于组合梁设计的截面形式。
组合梁设计注意哪些问题
组合梁设计注意哪些问题一、引言组合梁是指由不同材料组成的梁，通常由钢材与混凝土组合而成。
相比传统的钢梁或混凝土梁，组合梁结合了两种材料的优点，具有更好的承载能力和抗震性能。
在进行组合梁设计时，需要考虑多种问题，以确保设计的安全性和可靠性。
二、组合梁设计问题1. 材料选择在组合梁的设计中，首先需要选择合适的材料，包括钢材和混凝土。
钢材具有良好的抗拉强度和刚性，而混凝土具有较好的抗压强度。
通过选择合适的材料，并根据梁的工作条件和要求，确定钢材和混凝土的用量比例，可以充分发挥两种材料的优点，提高组合梁的整体性能。
2. 断面选择在组合梁的设计过程中，合理选择断面形状是非常重要的。
对于大跨度或受力较大的梁，通常会选择混凝土底板上设置钢梁的T形截面或箱形截面。
这种形状能够充分利用钢材的高强度和刚性，提高梁的承载能力。
3. 梁端连接梁端连接是组合梁设计中需要特别注意的问题。
在设计过程中，需要考虑梁端与支座之间的传力和连接方式。
通常情况下，可以采用焊接、螺栓连接或混凝土埋筋等方式来实现梁端与支座之间的连接。
4. 荷载计算在组合梁设计中，荷载计算是必不可少的一步。
需要考虑到静荷载、动荷载和温度荷载等各种力的作用。
通过合理的荷载计算，可以确定组合梁的受力性能和应力分布，从而为其它设计步骤提供依据。
5. 抗震设计抗震设计是组合梁设计中非常重要的一环。
由于组合梁具有较好的刚性和承载能力，通常可以采用强柱弱梁的原则进行抗震设计。
在设计过程中，需要合理选择合适的抗震构造，增加结构的韧性和抗震性能。
6. 构造连接构造连接是组合梁设计中需要关注的问题之一。
在组合梁的连接节点处，需要考虑到构造的刚性和稳定性。
通常情况下，可以采用焊接、螺栓连接或者连接板等方式来实现构造的连接。
7. 设计验算最后，在组合梁设计完成后，需要进行设计验算，以确保设计的安全性。
设计验算包括强度验算、刚度验算和稳定性验算等内容。
通过验算，可以评估设计的合理性，并进行必要的修正和调整。
组合梁设计
钢-混凝土组合结构
山东科技大学钢结构工程研究所 王 来
第三章
一、组合梁概述
抗剪连接件剪力-滑移曲线。图为栓钉、槽钢、T形钢连接件的剪力-滑移 曲线。由图可知，栓钉和槽钢等连接件的刚度较小，变形能力较大，这 类连接称为柔性连接件；T形钢连接件的刚度较大，变形能力较小，称为 刚性连接件，目前已很少采用。
抗剪连接件剪力—滑移曲线
3.4 组合梁施工阶段计算
一.施工时设臵临支撑的组合梁
3.5 组合梁的承载力计算
组合梁设计的内容应包括：受弯承载力计算、受剪承载力计算、抗剪连 接件的数量和布臵、混凝土翼缘板及其板托纵向界面受剪承载力计算、变 形验算、负弯矩区段内混凝土翼缘板的最大裂缝宽度验算以及构造设计。
一.组合梁受弯承载力 1. 计算方法
弹性计算理论。早期的钢-混凝土组合梁承载力设计计算方法。把混 凝土翼缘板按钢与混凝土的弹性模量比折算成钢材截面，然后按材 料力学方法计算截面的最大应力，并使其小于材料的容许应力。这 一计算方法不考虑塑性变形发展带来的承载力潜力。适合于重复荷 载的组合梁（包括疲劳强度）。
组合梁板件宽厚比限值
截面形式 翼缘
当 N 0.37时 Af h0 h1 h2 N ( , ) 72 100 tw tw tw Af 当 N 0.37时 Af h0 h1 h2 235 ( , ) 35 tw tw tw fy 235 f y
腹板
4．主次梁连接
组合梁设计-PPT文档资料
梁端部的高度应满足抗剪强度的要求不小于跨中高度的二分之一
第七节 组合梁设计
四、翼缘焊缝的计算：
VS VS 1 1 水平剪力 V t t h 1 w w 沿梁单位长度的剪力为： I t I xw x
F F 竖向剪力 V t t v cw w t l l w z z
[例2]
解：一、截面选择 次梁传来的集中荷载设计值： Ｆ＝(2×30+1.2×0.587)5=303.5kN 最大剪设计值(不包括主梁自重): Vmax=1/2×5×303.5=760kN
2 2 c 2 c 1
第七节 组合梁设计
二、 截面验算 ５、梁的整体稳定验算 在最大刚度主平面内弯曲的构件 在两个主平面内弯曲作用下的 工字形截面构件： ６、刚度验算： υ ≤[υ]
Mx f bW x
M M x Y f W y * W b* x y
７、承受动力荷载作用的梁，必要时应进行疲劳验算。 经过强度、刚度和整体稳定的验算，如初选截面有不满 足要求之处时，则应适当修改截面重新验算。
1 F 2 VS 1 2 h ( ) ( ) f w 1 . 4 ff I fl z x
第七节 组合梁设计 试设计主梁。跨12m，永久荷 载与可变荷载 之和为 30KN/m2 ( 设计 值 ) ，其上放置 5 根次梁。采用焊接工 字形截面组合梁，改变翼缘宽度一次。 钢材Ｑ235，E43系列焊条。
根据以上三个条件，实际所取用的梁高h一般应满足：
hmin≤h≤hmax h≈he
第七节 组合梁设计
2、腹板尺寸 （1）腹板的高度ｈw （２）腹板的厚度tw 可取稍小于梁高h的数值，并考虑钢 板 的规格尺寸，将腹板高度hw取为 50ｍｍ的倍数。
钢钢筋混凝土组合梁设计规范
钢钢筋混凝土组合梁设计规范随着社会的发展和建筑结构的不断创新，钢筋混凝土组合梁越来越受到人们的关注和使用。
为确保钢筋混凝土组合梁的安全性和实用性，国家对其设计规范也日益完善。
一、钢筋混凝土组合梁的基本概念钢筋混凝土组合梁由钢梁和混凝土组成，具有两种材料的优点，能够承受大的荷载和获得较好的刚度、韧性和耐久性。
其中，钢梁负责承载荷载并传递给混凝土梁，混凝土梁则负责接受荷载并向支座传递。
二、钢筋混凝土组合梁的设计规范目前，国内设计规范对钢筋混凝土组合梁的设计和使用有具体的规定。
其中，应注意以下几个方面。
（一）强度控制在设计过程中，应当注意强度控制，确保混凝土的强度不低于设计要求值，钢材的强度也要够用。
此外，还应对剪力加强区域和梁的塑性裂缝控制进行规范。
（二）钢材的选用钢材的选用应按照规范的要求进行。
其中，钢板应当符合规定的标准厚度和屈服强度。
钢板焊接时，还需要对焊接翼板和焊缝进行规范。
（三）混凝土的选用混凝土的选用应该根据混凝土的等级和配合比进行。
同时，混凝土的抗裂性能也要符合规范的要求，以避免在使用过程中出现裂缝。
（四）常见问题在设计过程中，还需要考虑梁的变形、平整度和开裂宽度等问题，避免在使用过程中出现巨大的变形或开裂。
三、钢筋混凝土组合梁的优点相比较传统的混凝土梁和钢梁，在结构的设计和使用过程中，钢筋混凝土组合梁具有以下优点。
（一）承载能力钢梁具有较高的强度和刚度，能够承受大荷载，混凝土梁能够发挥其压缩强度，能够承受复杂的荷载。
因此，钢筋混凝土组合梁能够在一些跨度较大的场所中发挥重要的作用。
（二）耐久性能钢筋混凝土组合梁具有优异的耐久性能，不仅可以满足长时间的使用，同时还能够抵御腐蚀、耐火、抗震等重要的问题。
（三）施工方便性相比较传统的梁，钢筋混凝土组合梁施工方便，可进行预制化生产，拼装在现场，从而缩短了工期，提高了施工效率。
四、钢筋混凝土组合梁的应用随着国家经济和社会的发展，钢筋混凝土组合梁已经广泛应用于各个领域。
组合梁设计
2 2
1 f 1.1 215 236.5 N / mm 2 (满 足)
抗剪强度:
S S1 Sw 2286 62.5 1 31.25 4240 cm3
VmaxS 774.5 103 4240103 2 2 72 . 5 N / mm f 125 N / mm (满足) v 4 I1tw 453000 10 10
2 5
he 73 W x 300 73 12700000 300 1333 mm
取腹板高度1250mm，梁高约为1290mm。
腹板厚度：
Vmax 76010 t w 1.2 1.2 5.9mm; hw f v 1250125
3
hw 1250 tw 10.2m m 3.5 3.5 取t w 10mm
＝Ｈ－ｈo
）
第七节 组合梁设计
（２）梁的容许最小高度ｈmin 一般是由刚度要求决定的。 根据不同的容许挠度可以计算出梁的容许最小高度ｈmin，
max
5qk l 3 5l ql 2 l 384EI 1.3 48EI 8 5Ml 5l 1.3 24Eh l 1.3 48EW h 2 5l l l l hmin 1.3 24E 1285000
[例2]
解：一、截面选择 次梁传来的集中荷载设计值： Ｆ＝(2×30+1.2×0.587)5=303.5kN 最大剪设计值(不包括主梁自重): Vmax=1/2×5×303.5=760kN
最大弯矩设计值(不包括主梁自重): Mmax=1/2×5×303.5 ×6 - 303.5 ×(4+2)=2730kN.m 需要的截面抵抗矩(按翼缘宽度20mm取f=215kN/mm2)
焊接组合梁的设计方法
焊接组合梁的设计方法焊接组合梁是一种多种材料焊接而成的结构梁，采用不同材料的组合设计可以有效地平衡梁在承受荷载时的性能和成本。
在设计焊接组合梁时，需要考虑多种因素，如梁的受力特征、设计荷载、材料的选择、梁的尺寸和形状等。
本文将介绍10条关于焊接组合梁的设计方法，并对其中几个方法进行详细描述。
1. 优化梁的截面形状和尺寸在设计焊接组合梁时，需要通过优化梁的截面形状和尺寸来实现最佳的轻量化和强度性能。
设计者应该选择最合适的截面形状和尺寸，以满足梁在承受荷载时的要求。
还需要根据工艺要求选择最适宜的焊接方法，以确保焊接质量。
2. 选择最佳的材料组合焊接组合梁的设计需要选择最佳的材料组合来满足不同的工程要求。
根据不同的工程环境和需求，可以选择不同的材料组合，如钢与铝的组合、钢与复合材料的组合等。
3. 考虑材料焊接的可行性在设计焊接组合梁时，需要考虑材料的焊接可行性。
不同材料的焊接特性不同，需要进行合适的焊接工艺选择。
在一些情况下，可能需要进行特殊处理才能达到焊接效果，如热处理和表面处理等。
4. 考虑焊接加工的变形在焊接组合梁的过程中，加工变形可能是一种常见的结果。
设计者应该预先考虑这种变形，并采取相应的补偿措施，以确保组合梁的尺寸和形状达到所需的要求。
5. 考虑焊缝的影响在设计焊接组合梁时，应考虑到不同材料之间的焊接缝，以确保焊接缝的强度和稳定性。
特别是在关键部位，焊接缝的质量和稳定性尤为重要，在焊接时应特别注意质量和稳定性问题。
6. 使用非熔合焊接方法对于一些材料来说，熔合焊接可能会对材料本身的性能和稳定性造成损害。
在这种情况下，可以采用非熔合焊接方法，如黏合或螺钉连接等。
7. 选择最佳的连接方法在进行焊接组合梁的设计时，选择适当的连接方法非常关键。
可以选择不同的焊接结构设计，如搭接焊缝、对接焊缝或角接焊缝等，以满足不同的工程要求。
8. 结构设计的优化在进行焊接组合梁的结构优化设计时，可以采用一些先进的结构设计技术，如有限元分析、优化计算等，进行结构的优化设计和分析，以满足不同的工程要求。
钢 混凝土组合梁设计原理
钢混凝土组合梁设计原理
钢混凝土组合梁设计原理是将钢材和混凝土材料结合起来，充分发挥各自的优势，共同承担梁的荷载。
其设计原理可分为以下几个方面：
1. 强度计算原理：在组合梁的设计中，通过分别计算钢材和混凝土材料的强度，根据双材料的受力情况来确定梁的截面尺寸和混凝土与钢材的配筋。
2. 受力机理：钢材主要承担梁的拉应力，而混凝土主要承担梁的压应力，两者在受力过程中形成合力，共同抵抗外部荷载。
3. 配筋原则：混凝土与钢材配筋需要根据构件所承受的荷载和受力状况合理确定。
通常混凝土梁主要采用正截面配筋，而钢材则采用箍筋和纵向钢筋。
4. 构造设计原则：钢混凝土组合梁的构造设计需要考虑到两种材料之间的协同工作情况，确保钢材与混凝土之间的连接紧密可靠，以充分发挥组合梁的受力性能。
5. 经济性原则：在钢混凝土组合梁的设计中，需要充分考虑材料的成本和工程整体造价，以及梁的性能要求，达到最经济合理的设计。
通过以上设计原理的综合考虑，可以实现钢混凝土组合梁的设计，使其具有较好的强度和刚度，满足工程的使用要求。
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。
简述组合梁截面的设计过程
简述组合梁截面的设计过程一、组合梁的定义和优点组合梁是由钢材和混凝土组成的复合材料，具有钢材的高强度和刚性以及混凝土的耐久性和耐腐蚀性。
组合梁在工程中广泛应用，主要用于大跨度结构、高层建筑和桥梁等领域。
其优点包括：1.强度高，承载能力大；2.刚度好，变形小；3.施工方便，速度快；4.经济实用。
二、组合梁截面设计的基本原则1. 满足强度要求：根据荷载计算结果确定截面尺寸和钢材与混凝土配筋；2. 满足刚度要求：保证结构不会出现过大的变形；3. 满足稳定要求：保证结构在受到荷载作用时不会失稳；4. 考虑施工方便性：尽量简化截面形状，减少焊接数量。
三、截面设计的具体步骤1. 根据荷载计算结果确定截面尺寸：根据建筑物或桥梁等工程所受荷载的大小和方向，采用相应的计算方法计算出截面所需的强度和刚度。
然后根据这些参数确定截面的尺寸。
2. 确定钢材与混凝土配筋：根据截面尺寸，计算出所需的钢材和混凝土配筋，并根据实际情况进行调整。
3. 设计焊接节点：确定焊接节点位置和类型，并进行设计。
焊接节点应该满足强度、刚度、稳定性等要求。
4. 进行梁底板设计：梁底板是组合梁中起到连接作用的部分，需要进行特殊设计，保证其强度和稳定性。
四、常见的组合梁截面形式1. 矩形截面：由一块钢板和一层混凝土构成，主要用于大跨度结构；2. T型截面：由一块钢板、一层混凝土以及两个竖向腹板构成，主要用于桥梁；3. 工字型截面：由两块钢板、若干层混凝土以及若干个腹肋构成，主要用于高层建筑。
五、组合梁截面设计的注意事项1. 在确定截面尺寸时，应考虑混凝土的强度等级、钢材强度等级、配筋率等因素；2. 在进行焊接节点设计时，应根据实际情况进行调整，以保证焊接质量；3. 在进行梁底板设计时，应注意其与主梁之间的连接方式和位置。
六、结语组合梁是一种优秀的结构体系，其截面设计是保证其强度和稳定性的关键。
在进行组合梁截面设计时，需要遵循基本原则，并根据实际情况进行调整。
组合梁设计注意哪些问题
组合梁设计注意哪些问题组合梁是由混凝土和钢材组合而成的结构体系，具有较好的承载能力和经济性，因此在工程中得到了广泛的应用。
然而，在进行组合梁的设计时，需要注意以下几个方面的问题。
首先，应该充分考虑混凝土和钢材之间的协同作用。
混凝土是一种具有一定抗拉强度的材料，但其抗拉能力相对较弱，而钢材则具有很好的抗拉强度。
因此，混凝土和钢材的组合可以充分利用各自的优势，实现更高效的承载能力。
在设计组合梁时，应该合理安排混凝土和钢材的位置和数量，以保证两者能够发挥最大的协同作用。
其次，应该考虑组合梁的力学性能。
组合梁一般需要承受各种不同类型的载荷，如点荷、均布荷和弯矩等，因此需要进行严谨的力学计算和强度校核。
在这个过程中，需要准确分析组合梁的应力、应变和变形等特性，以便选择合适的材料和结构参数，并确保组合梁在工作状态下不会出现过度弯曲、开裂等问题。
此外，还应该考虑组合梁的防水、防腐蚀和防火性能。
混凝土和钢材一般具有较高的耐久性和抗腐蚀性，但在环境潮湿或受到化学腐蚀等情况下，仍会出现损坏和变形等问题。
因此，在设计组合梁时，需要根据实际情况进行防水、防腐蚀和防火处理，以延长组合梁的使用寿命和安全性。
最后，应该着重考虑组合梁的施工过程。
组合梁的施工过程中，需要合理安排施工顺序和施工程序，并注意各种安全问题，以避免发生施工事故。
此外，在组合梁施工结束后，还需要进行严格的检查和验收，以确保组合梁的质量和性能达到设计标准和工程要求。
总之，组合梁的设计需要考虑多个方面的问题，包括混凝土和钢材的协同作用、力学性能、防水、防腐蚀和防火性能，以及施工过程等。
只有在全面考虑这些因素的基础上，才能设计出高质量的组合梁，为工程质量和安全提供可靠的保障。
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山东科技大学钢结构工程研究所 王 来
第三章
一、组合梁概述
钢与混凝土组合梁
3.1 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）。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） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。
3.截面的应变
组合梁正截面受力的实测应变分布。可以看出，在钢梁下翼缘达到屈服 应变以前，截面应变分布基本上符合平截面假定。
4.纵向水平滑移
实测混凝土翼缘板相对于钢梁的纵向水平滑移。表明，在钢梁的下翼 缘屈服以前，钢梁与混凝土翼缘板之间的相对滑移较小，试验表明，连接 件的水平滑移对组合梁极限承载力的影响很小，计算承载力时可以忽略， 但对变形的影响则不能忽略。而且纵向剪力在各连接件中产生重分布，使 各连接件承爱的剪力超于均匀。
2．板托
组合梁边梁混凝土翼缘板的构造应满足图示要求。有托板时，伸出 长度不应小于hc2；无托板时，应同时满足伸出钢梁中心线不小于 150mm、伸出钢梁翼缘边不小于50mm的要求。
组合梁边梁混凝土翼缘板的构造
板托顶部的宽度与高度 hc2之比应不小于 1.5，且板托的高度 不宜大于混凝土板厚度hc1的1.5倍； 板托的外形应满足图所示的构造要求，板托边缘距连接件外 侧的距离不得小于40mm，板托外表轮廓应在自连接件根部算 起的45°仰角之外。
塑性设计方法。考虑梁破坏前塑性变形的发展，更符合组合梁的实际 受力情况。但是，按塑性理论计算时，组合梁的塑性变形较大，构件 刚度降低很多，容易发生局部压屈，以致材料的强度不能充分发挥， 导致承载力的降低。
组合梁受弯时塑性中和轴的位臵有两种情况。当塑性和轴位于钢梁腹 板内时，受压区内的钢梁上翼缘及钢梁腹板有可能产生局部压屈。当 塑性中和轴位于混凝土翼缘板内时，钢梁位于截面的受拉区，不会产 生局部压屈。为保证计算可靠，按塑性方法计算时应采取措施保证钢 梁截面腹板和翼缘足够的刚度，即在达到塑性受弯承载力前，截面能 产生足够的塑性转角而不发生局部屈曲。为此，《钢结构设计规范》 规定了按塑性方法设计的板件宽厚比限值，此时截面称为密实截面； 否则为纤细截面，应按弹性理论计算。
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，根据剪力件的配臵多少 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： （1）组合梁上各截面的弯矩达不到其极限弯矩的情况。组合梁的截面高度 与钢梁的板件厚度不取决于截面所需的抗弯强度，而是主要取决于截面刚度 或板件的局部稳定。 （2）组合梁中最大正弯矩截面达到受弯承载能力时，达不到极限弯矩的某 些区段。 （3）当剪切连接件的设臵受构造等原因，不能按完全剪切连接设计时。 目前部分剪切连接组合梁的计算方法仅适用于跨度不超过20米，以承受 静力荷载为主、且没有太大集中荷载的等截面梁，采用柔性连接件。
c.二个大小不同T字钢对接。
混凝土板可以是普通钢筋混凝土板，也可以是轻骨料混凝土、预 应力混凝土及压型钢板与混凝土组合板。
钢筋混凝土板与钢梁连接处，一般设臵板托。板托一般有如下作用： （1）扩大梁与板的承压面积，防止混凝土板局部承压破坏； （2）提高了板在支承处（梁）的截面高度，因而提高了板的抗冲切能力； （3)使组合梁的截面高度增大，因此承载能力与刚度大大提高。 因此在可能情况下应尽量设臵板托，如图所示。
非组合梁截面应 力
组合梁截面应力
二、组合梁的优点
当楼层采用钢筋混凝土板和钢梁时，宜按钢-混凝土组合梁结构设计。 钢-混凝土组合梁是指通过抗剪连接件将钢梁和混凝土板连成整体的横 向承重构件。 （1）组合梁截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，充分发挥材料特性， 承载力高。承载力相同时，比非组合梁节约钢材达15%-25%。 （2）混凝土板参加梁的工作，梁的刚度增大。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，提高了稳定性。 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，无需设臵支撑，加快施工速度。 （5）抗震性能好。 （6）在钢梁上便于焊接托架或牛腿，供支撑室内管线用，不需埋设预 埋件。
钢-混凝土组合梁的主要缺陷是钢材易于锈蚀及防火性能不如钢筋混 凝土。解决钢材锈蚀问题：①采用低合金钢材，这种钢材表面锈蚀后可 形成保护层，阻断锈蚀继续向内部发展；②采用高质量的防锈蚀油漆。
三、钢梁的截面形式
组合梁中钢梁的截面形式多样，如图所示。
组合梁中钢梁的截面形式
工字钢梁——在跨度小、荷载轻的组合梁中，一般采用小型工字钢；荷 载较大时，可在工字钢下翼缘加焊一块钢板条，形成不对称工字形截面； 跨度大时，也可采用焊接成型的不对称工字钢。工字钢可通过抗剪连接 件与混凝土板组合，也可将上翼缘埋入混凝土板中，此时不需设抗剪连 接件。 箱形钢梁——适用于公路和铁路桥梁及大跨度重载大梁。 轻钢桁架梁及普通钢桁架梁——轻钢桁架用角钢做上弦，用圆钢做下弦 及腹杆；普通钢桁架的杆件采用双角钢或单角钢。桁架上弦用抗剪连接 件与混凝土板组合，或将桁架上弦节点伸入混凝土板中与混凝土板的连 接件，以减小上弦杆型钢的截面尺寸。 蜂窝式梁——将工字钢沿腹板纵向割成锯齿形的两着，然后错开对齐焊 接凸出部分，形成腹部有六角形开孔的蜂窝式梁，不仅节省钢材，还增 大了梁的承载力和刚度。形成蜂窝状孔之后便于管线穿过。
桁架梁和蜂窝式梁适用于跨度较大、荷载较轻的多层建筑。设备管线可 穿过梁的空腹处，不需另占楼层空间。
用槽钢制作的组合梁边梁
工字形加强下翼缘钢梁
工字钢处于梁的受拉区，主要是下翼缘起受力作用，上翼缘处于 中和轴附近，不能发挥主要受力作用，而主要是起与混凝土板的连 接作用，因而往往应用上翼缘小下翼缘大的不对称工字钢。不对称 工字钢的制作一般有如下三种焊接方式（如图a.b.c）： a.三块钢板； b. T字钢与钢板；
3.5 组合梁的承载力计算
组合梁设计的内容应包括：受弯承载力计算、受剪承载力计算、抗剪连 接件的数量和布臵、混凝土翼缘板及其板托纵向界面受剪承载力计算、变 形验算、负弯矩区段内混凝土翼缘板的最大裂缝宽度验算以及构造Байду номын сангаас计。
一.组合梁受弯承载力 1. 计算方法
弹性计算理论。早期的钢-混凝土组合梁承载力设计计算方法。把混 凝土翼缘板按钢与混凝土的弹性模量比折算成钢材截面，然后按材 料力学方法计算截面的最大应力，并使其小于材料的容许应力。这 一计算方法不考虑塑性变形发展带来的承载力潜力。适合于重复荷 载的组合梁（包括疲劳强度）。
4．主次梁连接
平接连接方式;
叠接连接方式 。
二、抗剪连接件
抗抗剪连接件的形状：既能抵抗剪切滑移又能抵抗掀起作用。 常用的抗剪连接件类型：栓钉、槽钢、弯筋以及方钢、T形钢连接件等。 宜优先采用栓钉连接件，因其施工方便快速，受力性能好，单位承载力 用钢量最少。其次是槽钢连接件。 连接件的布臵需注意与纵向剪力方向的关系，以有利于抵抗连接件被掀 起，避免混凝土发生劈裂。
组合梁的施工方法
二.施工时无临支撑的组合梁
混凝土硬化前，钢梁、模板和混凝土板的自重以及施工荷载均由钢梁承担； 混凝土硬化后，恒载、使用荷载及后加荷载由组合梁承担（图 (b)）。 施工阶段的荷载仅由钢梁承担，故应按《钢结构设计规范》的要求验算施 工阶段钢梁的截面正应力、腹板剪应力、整体稳定及变形。 无临时支撑组合梁在使用阶段的挠度较大。这种施工方法常用于混凝土板 自重不大的楼盖结构。 在施工阶段，当钢梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过《钢结构设 计规范》规定的最大值时，可不进行整体稳定验算。
3．横向钢筋
板内垂直于钢梁的横向钢筋需经计算确定，并符合最小配筋量要求 。 横向钢筋应沿梁纵向均匀布臵，其下部水平段应布臵在距钢梁上翼缘 50mm的范围内，因为受到连接件的局部压力作用，钢梁上翼缘附近的混 凝土较易劈裂，需要配臵钢筋予以加强。 在混凝土板边缘到最近一排连接 件中心e<300mm的距离的边梁中， 横向钢筋应绕过连接件做成U形 筋。以保证其有足够的锚固长度， 防止由于连接件引起的混凝土板 的纵向劈裂。 当使用栓钉连接件时，横向钢筋的直径不应小于0.5d，同时，混凝土板边 缘到栓钉中心线的距离应大于6d。底部横向钢筋的间距，不应大于连接件 伸出钢筋上方长度的8倍，且不超过600mm 。此外，上部横向钢筋应满足 混凝土板受力钢筋的构造要求。
施工阶段在钢梁下设臵一系列临时支撑，可以近似认为钢梁在施工阶段不产生 应力。混凝土硬化达到设计强度的75%后，拆去临时支撑，混凝土板和钢梁自重、 使用荷载以及后加的恒载全部由组合梁承担（图(a)）。临时支撑的数量应根据 施工阶段变形控制要求确定，跨度大于7m时，不少于3个；小于7m时，设臵1-2 个。这种施工方法可以减小使用阶段组合梁的挠度，但需要有较多的抗剪连接 件以抵抗混凝土与钢梁间的滑移。 对施工时设臵临时支撑的组合梁，可不进行施工阶段验算。
5.掀起变形
实测混凝土翼缘板沿梁长的掀起变形。在跨中加载点附 近，掀起值很小；由跨中向支座延伸，掀起值不断增大，约 距支座处l0/10 处（l0为计算跨度）为最大。
交界面上沿梁长的掀起变形
3.3 组合梁的构造要求