鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)考試試題

1、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)考試試題（1）1.試說(shuō)明剪切連接件的作用和設(shè)置方法。答：剪切連接件，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其作用有三：首先必須能足以承受混凝土與鋼界面上的縱向剪力；同時(shí)具有足夠的剪切剛度，使界面處混凝土與鋼的滑移不致過(guò)大；剪切連接件還必須具有足夠的抵抗“掀起力”的能力，使混凝土與鋼不致上下分離，界面處的縱向裂縫足夠小。剪切連接件按其變形能力可分為剛性剪切連接件和柔性剪切連接件。剛性剪切連接件的形式主要為方鋼、T型鋼和馬蹄形鋼等；柔性剪切連接件的形式主要為圓柱頭栓釘、彎筋、槽鋼、角鋼、L形鋼、錨環(huán)以及摩擦型連接的高強(qiáng)度螺栓等。目前，組合結(jié)構(gòu)中常采用栓釘（圓柱頭）剪切連接件，當(dāng)不具備專用設(shè)備焊

2、接栓釘時(shí)，也可以采用彎起鋼筋、槽鋼或其他有可靠連接保證的連接件。（1）栓釘（圓柱頭）連接件：主要利用栓桿來(lái)承受水平剪力、圓頭來(lái)抵抗向上的掀起力。此連接件施工便捷，栓釘下端帶有焊劑，且外套瓷環(huán)，采用專門電焊機(jī)接觸焊。（2）彎起鋼筋連接件：主要利用鋼筋受拉來(lái)承受水平剪力和向上的掀起力，通過(guò)粘結(jié)力將拉力傳給混凝土。彎起鋼筋的傾倒方向與受力方向一致。（3）槽鋼連接件：主要利用槽鋼抗剪來(lái)抵抗水平剪力，槽鋼的上翼緣用來(lái)承受向上的掀起力。2. 試說(shuō)明壓型鋼板與混凝土組合樓板在施工和使用階段的變形特點(diǎn)和計(jì)算方法。答：（1）施工階段在施工階段，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效應(yīng)，變

3、形計(jì)算中只考慮壓型鋼板的抗彎剛度，在此階段，壓型鋼板應(yīng)處于彈性階段，不允許產(chǎn)生塑性變形而影響使用階段組合板的工作。均布荷載作用下壓型鋼板的撓度為：式中 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； 壓型鋼板的彈性模量； 計(jì)算寬度上壓型鋼板的截面慣性矩； 壓型鋼板的計(jì)算跨度； 撓度系數(shù)，對(duì)簡(jiǎn)支板，對(duì)兩跨連續(xù)板，。（2）使用階段在使用階段，混凝土已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度并能實(shí)現(xiàn)與壓型鋼板的組合效應(yīng)，因此變形計(jì)算應(yīng)按組合板考慮。組合板的變形計(jì)算可采用彈性理論，對(duì)于具有完全剪切連接的組合板，可按換算截面法進(jìn)行。因?yàn)榻M合板是由鋼和混凝土兩種性能不同的材料組成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，為便于計(jì)算，可將其換算成一種材料的構(gòu)件

4、，求出相應(yīng)的截面剛度。當(dāng)考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，可將截面上混凝土的面積除以壓型鋼板與混凝土彈性模量的比值換算為鋼截面；當(dāng)考慮荷載長(zhǎng)期作用下混凝土徐變的影響時(shí)，可將截面上混凝土的面積除以換算為鋼截面。組合板的撓度，應(yīng)分別按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行計(jì)算，并取其中較大值作為變形驗(yàn)算的依據(jù)。使用階段荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)撓度按下式計(jì)算：荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時(shí)的撓度按下式計(jì)算：式中 使用階段均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 使用階段均布荷載的準(zhǔn)永久值； 組合板的計(jì)算跨度； 按全截面有效計(jì)算的組合截面換算截面慣性矩。3. 何謂組合梁的密實(shí)截面？在什么情況下，組合梁應(yīng)按彈性理論計(jì)算？答：當(dāng)組合梁按塑性理論設(shè)計(jì)時(shí)，組

5、合梁中的鋼梁受壓翼緣與腹板不能太薄，應(yīng)具有足夠的剛度，在構(gòu)件截面達(dá)到屈服應(yīng)力并產(chǎn)生足夠的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)之前，不致由于板件局部屈曲而降低或喪失承載力，此時(shí)截面稱為密實(shí)截面。一般來(lái)講，對(duì)于承受吊車荷載和公路橋梁中直接承受動(dòng)力荷載的組合梁以及鋼梁中受壓板件的寬厚比較大、不符合塑性設(shè)計(jì)要求且組合截面的中和軸在鋼梁腹板內(nèi)通過(guò)的組合梁，應(yīng)按彈性理論進(jìn)行截面分析。4. 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，有什么特點(diǎn)？答：與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）變形能力強(qiáng)，抗震性能好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于混凝土材料的脆性特性，特別是當(dāng)同一層的柱剛度相差較大、負(fù)擔(dān)剪力不均衡或是當(dāng)結(jié)構(gòu)存在較大的偏心扭

6、矩是，構(gòu)件容易發(fā)生剪切破壞，結(jié)構(gòu)的延性較差。型鋼混凝土由于型鋼的存在，構(gòu)件延性得到很大的改善。（2）在截面尺寸相同的條件下，可以合理配置較多的鋼材。超高層建筑底層柱的剪力很大，當(dāng)采用鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)，為了滿足規(guī)范對(duì)軸壓比的要求，柱截面尺寸通常很大，而這類短柱的延性往往很差。如果采用型鋼混凝土構(gòu)件，就可以大大提高柱的含鋼率，使柱子的承載能力與變形能力顯著提高。對(duì)于大跨度梁，如果采用鋼筋混凝土構(gòu)件，梁截面高度較大，難以滿足建筑凈空要求，而改用型鋼混凝土構(gòu)件就很容易滿足要求。另外鋼材沒(méi)有徐變問(wèn)題，型鋼混凝土構(gòu)件由于徐變引起的撓度較小。（3）當(dāng)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、上部為鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)

7、作為過(guò)渡層可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力傳遞更為合理。（4）在施工時(shí)，型鋼骨架有較大的承載力?？梢宰鳛槟_手架使用，并可承受模板的重量。如果再利用壓型鋼板作為鋼筋混凝土樓板的模板的話，可以大大節(jié)省模板的工作量。（5）由于在構(gòu)件中同時(shí)存在型鋼和鋼筋，澆注混凝土比較困難。（6）用鋼量大，建設(shè)費(fèi)用較高。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量為80180kg/m2,其中型鋼占總用鋼量的20%50%。與純鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）混凝土兼有參與構(gòu)件受力與保護(hù)層的功能，經(jīng)濟(jì)性好，可節(jié)省鋼材。（2）結(jié)構(gòu)剛度大，外力作用下變形小，在風(fēng)荷載和地震作用下，結(jié)構(gòu)的水平位移易滿足要求。（3）混凝土有利于提高型鋼的整體穩(wěn)定性，鋼板的局部

8、屈曲、桿件彎曲失穩(wěn)及梁的側(cè)向失穩(wěn)不易發(fā)生，如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)合理，就能保證很好的延性。（4）使用的型鋼規(guī)格較小、鋼板厚度較薄，比較符合目前我國(guó)鋼材軋制的實(shí)際情況。（5）結(jié)構(gòu)自重較大，施工復(fù)雜程度較高。5. 試以圓形鋼管混凝土柱為例，說(shuō)明鋼管混凝土柱的工作性能。答：鋼管混凝土柱最適于受壓，一般用作以受壓為主的構(gòu)件，其受壓時(shí)強(qiáng)度的提高主要由于混凝土受到來(lái)自于外鋼管的緊箍力。當(dāng)鋼管混凝土柱受到縱向壓力，鋼管和混凝土同時(shí)承擔(dān)此縱向壓力，當(dāng)混凝土的橫向變形超過(guò)鋼管橫向變形時(shí)，就產(chǎn)生了箍緊力，在鋼管橫向產(chǎn)生拉應(yīng)力（如圖1所示）。圖1 鋼管和核心混凝土受力簡(jiǎn)圖取單位長(zhǎng)度鋼管，則有下面平衡關(guān)系： （1）式中 鋼

9、管壁厚； 核心混凝土直徑。又鋼管與混凝土的橫截面面積之比，即含鋼率：一般情況下=0.010.05，應(yīng)用上為了方便，將含鋼率取為 （2）將（2）式帶入（1）式，并除以混凝土抗壓強(qiáng)度得 （3）當(dāng)趨向鋼管屈服點(diǎn)時(shí)，緊箍力達(dá)到最大，即 （4）故箍緊力與指標(biāo)成正比。一般我們定義為套箍系數(shù)（或套箍指標(biāo)），它是確定鋼管混凝土柱承載力的一個(gè)重要參數(shù)。1.軸心受壓的鋼管混凝土短柱（L/D=35）圖2 鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的典型關(guān)系圖2是鋼管混凝土短柱試件軸心受壓時(shí)，平均縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的典型關(guān)系示意圖。鋼管混凝土軸壓短柱的一次壓縮工作曲線分三個(gè)階段。（1）彈性階段oa：這一階段和的關(guān)系基本為直線，a點(diǎn)相應(yīng)于鋼管

10、應(yīng)力達(dá)比例極限，在a點(diǎn)附近開(kāi)始在鋼管和核心混凝土之間產(chǎn)生相互作用的緊箍力。a點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變稱為鋼管混凝土軸心受壓的組合比例極限和組合比例極限應(yīng)變。（2）彈塑性階段ab：由于鋼管應(yīng)力進(jìn)入彈塑性階段，鋼管的彈性模量不斷減小，這就使鋼管和混凝土之間軸心壓力分配比例不斷變化，軸心壓力與應(yīng)變關(guān)系逐漸偏離直線而形成彈塑性階段。這時(shí)混凝土所受壓應(yīng)力增大了，泊松比超過(guò)鋼管的泊松比，二者間形成了相互作用的緊箍力，鋼管和混凝土都處于三向應(yīng)力狀態(tài)，鋼管為縱向、徑向受壓，而環(huán)向受拉?；炷羷t為三向受壓。在此階段，b點(diǎn)表示鋼管局部位置開(kāi)始出現(xiàn)塑性，管壁出現(xiàn)整齊的斜向剪切滑移線。（3）強(qiáng)化階段bc：從b點(diǎn)開(kāi)始，由于鋼管進(jìn)

11、入了塑性階段，增加的荷載將由核心混凝土承擔(dān)，混凝土的橫向變形迅速增大，徑向推擠鋼管，促使鋼管的環(huán)向應(yīng)力增大（即緊箍力增加）。這時(shí)鋼管處于異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)，其縱向承載力隨著環(huán)向拉應(yīng)力的增大而下降；但核心混凝土的縱向承載力卻隨著緊箍力的增大而提高。b點(diǎn)以后的關(guān)系曲線形狀決定于套箍系數(shù)的大小。普通鋼管混凝土柱短試件軸心受壓時(shí)（L/D=33.5）的工作性能取決于套箍系數(shù)的大小，與混凝土強(qiáng)度等級(jí)無(wú)直接關(guān)系。2.軸心受壓鋼管混凝土長(zhǎng)柱鋼管混凝土長(zhǎng)柱軸心受壓時(shí)的力學(xué)性能，與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件相似，分為二強(qiáng)度破壞和穩(wěn)定破壞。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比很小的短柱，其破壞是由于鋼管在雙向應(yīng)力下的屈服和核心混凝土在三向受壓下的強(qiáng)度破壞所致；對(duì)于

12、長(zhǎng)細(xì)比很大的長(zhǎng)柱，其破壞是由于彈性失穩(wěn)，即發(fā)生側(cè)向撓度和彎曲，破壞時(shí)縱向應(yīng)變尚處于彈性范圍，其極限荷載可用歐拉公式計(jì)算；介于短柱和長(zhǎng)柱之間中等長(zhǎng)細(xì)比的中柱，其破壞是彈塑性失穩(wěn)，其極限荷載可用修正的歐拉公式計(jì)算。3.偏心受壓鋼管混凝土長(zhǎng)柱圖3 偏心受壓構(gòu)件N與桿中撓度的關(guān)系圖3中曲線是鋼管混凝土長(zhǎng)柱偏心受壓強(qiáng)度破壞時(shí)截面偏心力N與桿中撓度的關(guān)系。工作分為兩個(gè)階段：OA段為彈性階段，到A點(diǎn)時(shí)，鋼管受力最大的纖維應(yīng)力達(dá)屈服點(diǎn)。過(guò)A點(diǎn)后，截面發(fā)展塑性，AB段為彈塑性階段。到B點(diǎn)時(shí)，截面趨近塑性鉸，變形將無(wú)限增大。這時(shí)受壓區(qū)鋼管縱向受壓而環(huán)向受拉，其縱向受壓屈服應(yīng)力低于單向受力屈服點(diǎn)，受拉區(qū)鋼管縱向與環(huán)

13、向均受拉，故縱向受拉屈服應(yīng)力比單向受力屈服點(diǎn)高。受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度由于緊箍效應(yīng)而提高，比單向抗壓強(qiáng)度高，而受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂不參加受力。偏心構(gòu)件強(qiáng)度極限承載力為形成偏心塑性鉸，截面中性軸偏向受壓區(qū)。當(dāng)鋼管混凝土長(zhǎng)柱長(zhǎng)細(xì)比大于12，偏心受壓構(gòu)件承載力常決定于穩(wěn)定。圖中曲線、是此時(shí)壓力N與桿中撓度的關(guān)系曲線，有上升段和下降段組成。顯然，曲線的最高點(diǎn)是偏壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的極限。曲線上的OA段為彈性工作階段。過(guò)了A點(diǎn)，截面受壓區(qū)不斷發(fā)展塑性，鋼管和受壓混凝土間產(chǎn)生了非均勻的緊箍力，工作呈彈塑性。隨著荷載的繼續(xù)增加，塑性區(qū)繼續(xù)深入，到達(dá)曲線的最高點(diǎn)時(shí)，內(nèi)外力不再保持平衡，構(gòu)件遂失去了承載力。由此可見(jiàn)，

14、鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件的工作性能具有本身的特點(diǎn)，在接近破壞時(shí)，外荷增量很小，而變形發(fā)展的很快。但和鋼構(gòu)件相比，曲線過(guò)B點(diǎn)后平緩得多，說(shuō)明由于有緊箍力的作用，不但提高了核心混凝土的承載力，而且還增加了構(gòu)件的延性。因此，鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件的工作比軸心受壓時(shí)復(fù)雜，構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比和荷載相對(duì)偏心率是影響其極限承載力的兩個(gè)重要參數(shù)。鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)考試試題（2）1、組合結(jié)構(gòu)中組合效應(yīng)是如何取得的？答：組合結(jié)構(gòu)的組合效應(yīng)的取得主要是依靠鋼與混凝土之間的可靠連接。組合效應(yīng)一般反映在兩個(gè)方面：一是能起到傳遞鋼材與混凝土界面上縱向剪力的作用，二是能抵抗鋼材與混凝土之間的掀起作用。2、壓型鋼板與混凝土組合樓板的優(yōu)

15、點(diǎn)有哪些？答：組合樓板的優(yōu)點(diǎn)是： 1）壓型鋼板可以作為澆筑混凝土的永久模板，節(jié)省了施工中搭設(shè)腳手架和安裝與拆除模板的時(shí)間，大大縮短施工周期，節(jié)約成本； 2）壓型鋼板安裝完畢，可為施工提供較為寬敞的工作平臺(tái)，一般倩況下不必設(shè)置臨時(shí)支撐，不會(huì)影響其它樓層的施工，同時(shí)壓型鋼板單位面積的自重較輕，易于運(yùn)輸和安裝，提高了施工效率，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)立體交叉施工； 3）壓型鋼板通過(guò)與混凝土的組合作用，可以部分或全部代替樓板中的受力鋼筋，從而減小了鋼筋的制作與安裝工作量；4）在組合板與鋼梁形成的組合樓蓋中，壓型鋼板一般通過(guò)圓柱頭栓釘與鋼梁連接，故壓型鋼板在施工階段可對(duì)鋼梁起側(cè)向支承作用，提高了鋼梁的整體穩(wěn)定性，同

16、時(shí)又保證了施工人員在壓型鋼板上的行走和操作安全；5）由于幾何形狀的特殊性，壓型鋼板與混凝土組合板具有較大的剛度，且減少許多受拉區(qū)的混凝土，使組合板自重減輕，地震反應(yīng)降低，對(duì)結(jié)構(gòu)受力更為有利，并相應(yīng)可以減小梁、柱和基礎(chǔ)的尺寸；6）壓型鋼板的肋部便于鋪設(shè)水、電、通信等管線，可以增大室內(nèi)層高或降低建筑總高度，提高建筑設(shè)計(jì)的靈活性。3、鋼與混凝土組合梁有哪些分類，它在受力上有何特點(diǎn)？答：鋼與混凝土組合梁的分類有：1）按照板托的設(shè)置情況分類，按混凝土翼板是否帶有板托可分為兩類：帶板托和不帶板托；2）按混凝土翼板的構(gòu)造形式分類，分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土翼板、帶壓型鋼板的現(xiàn)澆鋼筋混凝土翼板、預(yù)置鋼筋混凝土翼板和疊

17、合板翼板。3）按組合梁鋼梁與混凝土翼板接觸面上的滑移大小分類，分為完全抗剪連接組合梁和部分抗剪連接組合梁。受力特點(diǎn)：在實(shí)際工程中，常用的組合梁形式為簡(jiǎn)支組合梁和連續(xù)組合梁，兩者在使用過(guò)程中具有各自的受力特點(diǎn)。(1)簡(jiǎn)支組合梁簡(jiǎn)支組合梁在使用階段具有以下的受力特點(diǎn)。 1）簡(jiǎn)支組合梁在支座截面處和跨中截面處內(nèi)力存在著較大的差異，應(yīng)分別計(jì)算其承載力。在支座截面處，剪力最大，彎矩為零；在跨中截面處、彎短較大，剪力較小，故可按純剪和純彎條件分別計(jì)算支座截面處及跨中截面處的組合梁承載力；2）組合梁是通過(guò)接觸面上的抗剪連接件將混凝土翼板與鋼粱形成一個(gè)整體，共同受力，故沿組合梁跨度全長(zhǎng)各截面的受彎承載力均遠(yuǎn)大

18、于鋼梁的承載力；3）由于組合梁中的混凝土冀板具有較大的剛度，且與下部鋼梁的上翼緣連接，因此在使用階段，簡(jiǎn)支組合梁的整體穩(wěn)定性和鋼梁上部受壓翼緣的局部穩(wěn)定均可以得到保證。(2)連續(xù)組合梁由于連續(xù)組合梁中間支座負(fù)彎矩區(qū)的連接構(gòu)造較為復(fù)雜，受力比簡(jiǎn)支組合梁復(fù)雜，其具有以下的受力特點(diǎn)。1）對(duì)于連續(xù)組合梁的支座負(fù)彎短區(qū)段，內(nèi)于混凝土受拉開(kāi)裂退出工作，一般不考慮混凝土冀板的作用可僅考慮混凝土冀板在有效寬度內(nèi)沿梁軸線方向的縱向鋼筋和鋼梁承擔(dān)彎矩；2）對(duì)于連續(xù)組合粱的跨中截面，混凝土翼板與鋼梁可以形成整體共同工作，受彎承載力較高；3）組合粱支座負(fù)彎短區(qū)段的抗彎承載力遠(yuǎn)小于跨中截面，而一般連續(xù)梁的內(nèi)力分布規(guī)律為

19、支座負(fù)彎矩大、跨中正彎矩小，兩者正好相反，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力產(chǎn)生不利影響；4）連續(xù)組合梁承受較大的樓面活荷載，再加之活荷載的最不利布置，可能導(dǎo)致某一跨組合梁在全跨范圍內(nèi)出現(xiàn)負(fù)彎矩，使鋼梁的下翼緣處于受壓狀態(tài)，此時(shí)需驗(yàn)算鋼梁的整體穩(wěn)定性；5）在連續(xù)組合梁的支座處，截面的剪力和彎矩均較大，受力復(fù)雜截面驗(yàn)算時(shí)需考慮鋼梁中正應(yīng)力和剪應(yīng)力的組合。4、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，有什么特點(diǎn)？答：與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）變形能力強(qiáng)，抗震性能好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于混凝土材料的脆性特性，特別是當(dāng)同一層的柱剛度相差較大、負(fù)擔(dān)剪力不均衡或是當(dāng)結(jié)構(gòu)存在較大的偏心扭矩是，構(gòu)件容易

20、發(fā)生剪切破壞，結(jié)構(gòu)的延性較差。型鋼混凝土由于型鋼的存在，構(gòu)件延性得到很大的改善。（2）在截面尺寸相同的條件下，可以合理配置較多的鋼材。超高層建筑底層柱的剪力很大，當(dāng)采用鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)，為了滿足規(guī)范對(duì)軸壓比的要求，柱截面尺寸通常很大，而這類短柱的延性往往很差。如果采用型鋼混凝土構(gòu)件，就可以大大提高柱的含鋼率，使柱子的承載能力與變形能力顯著提高。對(duì)于大跨度梁，如果采用鋼筋混凝土構(gòu)件，梁截面高度較大，難以滿足建筑凈空要求，而改用型鋼混凝土構(gòu)件就很容易滿足要求。另外鋼材沒(méi)有徐變問(wèn)題，型鋼混凝土構(gòu)件由于徐變引起的撓度較小。（3）當(dāng)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、上部為鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為過(guò)渡層可以

21、使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力傳遞更為合理。（4）在施工時(shí)，型鋼骨架有較大的承載力?？梢宰鳛槟_手架使用，并可承受模板的重量。如果再利用壓型鋼板作為鋼筋混凝土樓板的模板的話，可以大大節(jié)省模板的工作量。（5）由于在構(gòu)件中同時(shí)存在型鋼和鋼筋，澆注混凝土比較困難。（6）用鋼量大，建設(shè)費(fèi)用較高。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量為80180kg/m2,其中型鋼占總用鋼量的20%50%。與純鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）混凝土兼有參與構(gòu)件受力與保護(hù)層的功能，經(jīng)濟(jì)性好，可節(jié)省鋼材。（2）結(jié)構(gòu)剛度大，外力作用下變形小，在風(fēng)荷載和地震作用下，結(jié)構(gòu)的水平位移易滿足要求。（3）混凝土有利于提高型鋼的整體穩(wěn)定性，鋼板的局部屈曲、桿件彎曲

22、失穩(wěn)及梁的側(cè)向失穩(wěn)不易發(fā)生，如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)合理，就能保證很好的延性。（4）使用的型鋼規(guī)格較小、鋼板厚度較薄，比較符合目前我國(guó)鋼材軋制的實(shí)際情況。（5）結(jié)構(gòu)自重較大，施工復(fù)雜程度較高。5、什么是含鋼率，什么是約束效應(yīng)系數(shù)？二者之間的關(guān)系是什么？答：含鋼率是指型鋼混凝土柱的型鋼截面面積與柱全截面面積比值。為反映鋼管混凝土桿件中鋼管對(duì)核心混凝土約束作用的大小準(zhǔn)確描述鋼管和混凝土二者之間的相互作用，引入約束效應(yīng)系數(shù)，定義為式中 、鋼管和核心混凝土的橫截面面積；鋼材的屈服強(qiáng)度； 內(nèi)填混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)服值。對(duì)某一特定的鋼管混凝土截面，約束效應(yīng)系數(shù)可以反映出組成鋼管混凝土截面的鋼材和混凝土的幾何特性

23、及物理特性參數(shù)的影響。值越大，表明鋼材所占比重越大，混凝土的比重相對(duì)較小，即含鋼率大；反之，值越小，表明鋼材所占比重越小，混凝土的比重相對(duì)較大，即含鋼率小。鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)考試試題（3）1、為什么要避免組合板發(fā)生縱向剪切粘結(jié)破壞？如何保證其縱向剪切承載力？答：組合板的縱向剪切粘結(jié)破壞主要是由于混凝土與壓型鋼板的交界面剪切粘結(jié)強(qiáng)度不足，在組合板尚未達(dá)到極限彎矩之前，二者的交界面產(chǎn)生較大的粘結(jié)滑移，使得混凝土與壓型鋼板失去組合作用。其破壞特征為，首先在靠近支座位置處的混凝土出現(xiàn)裂縫，混凝土與壓型鋼板開(kāi)始發(fā)生垂直分離，隨即壓型鋼板與混凝土喪失剪切粘結(jié)承載力，產(chǎn)生較大的縱向滑移。一般滑移出現(xiàn)在端部，

24、其值可達(dá)1520mm。由于產(chǎn)生很大的滑移，組合板變形呈非線性的增加。因?yàn)槭ズ突締适ЫM合作用，組合板的混凝土與壓型鋼板很快崩潰。因此，要避免組合板發(fā)生縱向剪切粘結(jié)破壞。通過(guò)我國(guó)學(xué)者對(duì)對(duì)大量國(guó)產(chǎn)壓型鋼板組合板進(jìn)行水平剪切粘結(jié)承載力的試驗(yàn)研究，并經(jīng)一次回歸正交方差分析，得到組合板疊合面的縱向水平受剪承載力的計(jì)算公式：式中 V組合板的縱向剪力設(shè)計(jì)值，； 組合板的縱向剪切粘結(jié)承載力，; 、及剪切粘結(jié)系數(shù)，由試驗(yàn)確定，,； a組合板的剪跨比，mm， 組合板的平均槽寬，mm； 組合板截面的有效高度,mm； t壓型鋼板厚度，mm；如壓型鋼板采用進(jìn)口帶齒或閉合式板型時(shí)，組合板的縱向水平受剪承載力可按美國(guó)教授

25、提出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算組合板在達(dá)到彎矩極限狀態(tài)時(shí)，最大縱向水平剪力為因此為了保證在彎曲破壞前，組合板不發(fā)生縱向剪切粘結(jié)破壞，應(yīng)有2、何謂部分抗剪連接組合梁？它有什么特點(diǎn)？一般用于何種情況？答：當(dāng)組合梁剪跨內(nèi)剪切連接件的數(shù)量小于完全剪切連接所需的連接件數(shù)量時(shí)，該組合梁稱為部分抗剪連接組合梁。試驗(yàn)研究表明，隨剪切連接件數(shù)量的減少，鋼梁和混凝土板的共同工作能力會(huì)不斷降低，導(dǎo)致兩者交界面產(chǎn)生過(guò)大的滑移，從而影響鋼梁性能的充分發(fā)揮，并使組合梁在極限承載力極限狀態(tài)時(shí)的延性降低。在承載力和變形許可的條件下，采用部分剪切連接可以減少連接件的數(shù)量，降低造價(jià)并方便施工。同時(shí)，當(dāng)采用壓型鋼板組合板為翼緣的組合梁時(shí)，由于

26、受板肋幾何尺寸的限制，連接架數(shù)量有限，有時(shí)也只能采用部分剪切連接的設(shè)計(jì)方法。3、什么是型鋼混凝土承載力計(jì)算的簡(jiǎn)單疊加法？其理論依據(jù)是什么？試說(shuō)明其計(jì)算步驟。答：簡(jiǎn)單疊加法就是在一般疊加法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)化，不用多次試算，便可求得型鋼混凝土承載力的一種方法。適用于型鋼和鋼筋對(duì)稱配置的型鋼混凝土構(gòu)件的計(jì)算。計(jì)算步驟 （1）先假定柱內(nèi)型鋼(或縱筋)的截面面積，按兩種情況分別計(jì)算出鋼筋混凝土(或型鋼)部分所分招的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值。計(jì)算公式 第一種情況：當(dāng)，旦時(shí)，型鋼部分僅承受彎矩，鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值為 （1） （2）當(dāng)時(shí)，鋼筋混凝土部分僅承受軸向壓力，型鋼部分的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值為 （3）

27、 （4）當(dāng)時(shí)，鋼筋很凝土部分僅承受軸向拉力，型鋼部分的軸力采用式（5）計(jì)算，彎矩采用式(4)計(jì)算 （5） 第二種情況： 當(dāng)且時(shí)，鋼筋混凝土部分僅承受彎矩，型鋼部分的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值為 （6） （7） 當(dāng)時(shí)，型鋼部分僅承受軸向壓力，鋼筋混凝土部分的軸力和彎短設(shè)計(jì)值為 （8） （9） 當(dāng)時(shí)，型鋼部分僅承受軸向拉力，鋼筋混凝土部分的軸力采用式(10)計(jì)算，彎矩采用式(9)計(jì)算： （10）式中 、型鋼部分的軸心受壓和軸心受拉承載力；一型鋼部分純彎時(shí)的承載力；、型鋼部分承受的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值；、鋼筋混凝土部分的軸心受壓和軸心受拉承載力鋼筋混凝土部分純彎承載力，、鋼筋混凝土部分承受的軸力和彎矩設(shè)計(jì)值。 (

28、2) 按兩種情況分別進(jìn)行鋼筋混凝土(或型鋼)部分的截面設(shè)計(jì)和承載力計(jì)算，取所得截面面積的較小值作為設(shè)計(jì)結(jié)果。柱中型鋼的軸力和彎曲承載力分別按下式計(jì)算：型鋼截面的軸心受壓承載力： （11）型鋼截面的軸心受拉承載力： （12）型鋼截面軸心受純彎承載力： （13）柱中型鋼壓彎承載力計(jì)算：當(dāng)為壓力時(shí)，型鋼部分承載力應(yīng)滿足 （14）當(dāng)為拉力時(shí)，型鋼部分承載力應(yīng)滿足 （15）柱中鋼筋棍凝土部分承載力計(jì)算：軸心受壓承載力 （16）軸心受拉承載力 （17）4、圓鋼管混凝土與方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)相比，二者在力學(xué)性能上有什么異同點(diǎn)？圓鋼管混凝土與方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)表現(xiàn)為：（1）承載力高。在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定性，不至于發(fā)生局部屈曲，而混凝土受到鋼管約束，改變了受力性能，變單向受壓為三向受壓，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高幾倍。（2）塑性性能好。在鋼管混凝土中，混凝土受到鋼管約束，混泥土處于三向受壓狀態(tài)，不僅改善了使用階段的彈性性質(zhì)，而且破壞時(shí)產(chǎn)生較大的塑性變形，試驗(yàn)證明，鋼管混泥土受壓構(gòu)件屬于塑性破壞。（3）抗震性能優(yōu)越。鋼管混凝土自重輕，可以減少地震作用，特別是由于鋼管的存在增加了結(jié)構(gòu)延性，從而提高了構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的抗震性能。（4）比鋼結(jié)構(gòu)抗火性能優(yōu)越。（5）由利于采用高強(qiáng)混凝土。由于高強(qiáng)混凝土延性差、脆性大，將高強(qiáng)混凝土