型鋼混凝土梁設(shè)計

型鋼混凝土梁設(shè)計

指導(dǎo)教師：張鵬鵬學(xué)生：樊華主要內(nèi)容第一節(jié)基本概念第二節(jié)型鋼混凝土梁受力性能和破壞形態(tài)及截面應(yīng)力分析第三節(jié)型鋼混凝土梁正截面承載力計算第四節(jié)型鋼混凝土梁斜截面承載力計算第五節(jié)型鋼混凝土梁裂縫和變形驗算第一節(jié)基本概念1、型鋼混凝土組合構(gòu)件的概念2、型鋼混凝土構(gòu)件的配置形式3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點4，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的分類5、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的計算方法1、型鋼混凝土組合構(gòu)件的概念

型鋼混凝土組合構(gòu)件是一種由核心部分的型鋼（sectionsteel），外部的鋼筋（reinforcingsteelbar）和混凝土（concrete）三種材料組成能協(xié)同工作的組合構(gòu)件。2、型鋼配置形式3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點

(1)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點：①變形能力強、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、負擔(dān)剪力不均衡或是當(dāng)結(jié)構(gòu)存在較大的偏心扭轉(zhuǎn)時，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軸力很大，當(dāng)采用鋼筋混凝土構(gòu)件時，為了滿足規(guī)范對軸壓比的要求，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，就可以大大提高含鋼率，使柱子的承載能力與變形能力顯著提高。

3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點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，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為過渡層可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力傳遞更為合理。

④在施工時，型鋼骨架有較大的承載力，可以作為腳手架使用，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)省模板工作量。⑤由于在構(gòu)件中同時存在型鋼與鋼筋，澆筑混凝土比較困難。⑥用鋼量大，建設(shè)費用較高。型綱混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量為80-180㎏／㎡，其中型鋼占總用鋼量的20％~50％。3、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點(2)與純鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點①混凝土兼有參與構(gòu)件受力與保護層的功能，經(jīng)濟性較好，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，比較符合目前我國鋼材軋制的實際情況。⑤結(jié)構(gòu)自重較大，施工復(fù)雜程度較高。4，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的分類

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)分為兩類：第一類是全部構(gòu)件均采用型鋼混凝土。第二類是部分構(gòu)件采用型鋼混凝土，即柱，剪力墻采用型鋼混凝土構(gòu)件，而框架梁采用鋼梁或鋼筋混凝土梁。5、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的計算方法目前，大致可以歸納為如下三種方法：（1）基于試驗與數(shù)值計算經(jīng)驗公式的計算方法。這種計算方法是以鋼結(jié)構(gòu)計算理論為基礎(chǔ)，考慮混凝土對型鋼剛度的提高作用，按鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論計算。適用于含鋼率較大的情況。（2）基于鋼筋混凝土的計算方法。這種方法假定構(gòu)件內(nèi)的型鋼與混凝土形成一個整體，變形一致，從而采用鋼筋混凝土構(gòu)件的有關(guān)計算理論。（3）承載力疊加法。這種方法是一種簡單的疊加法，沒有考慮鋼與混凝土間的粘結(jié)力及型鋼與混凝土間的約束與支撐作用。5、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的計算方法在我國主要有兩種：一種計算方法是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。另一種計算方法是承載力疊加計算法。它是將型鋼與混凝土分開來計算，然后疊加。第二節(jié)型鋼混凝土梁受力性能和破壞形態(tài)及截面應(yīng)力分析

1，型鋼混凝土梁的受力性能和破壞形態(tài)。2，型鋼與混凝土的共同作用1，型鋼混凝土梁的受力性能和破壞形態(tài)。

研究結(jié)果表明，設(shè)有剪力連接件的實腹式型鋼混凝土梁在達到極限承載力之前，型鋼與混凝土基本能夠共同工作。型鋼與混凝土的粘結(jié)力一般不會怕壞。所以可以認為這種實腹式型鋼混凝土梁截面中的型鋼與混凝土的應(yīng)變符合平截面假定（planecross-sectionassumption）。隨著荷載的增加，型鋼腹板與翼緣之間的核心混凝土受到型鋼的約束，裂縫發(fā)展到型鋼下翼緣附近，裂縫不隨荷載增加而發(fā)展，出現(xiàn)裂縫發(fā)展停滯現(xiàn)象。當(dāng)加載到80%左右的極限荷載，受壓翼緣高度處出現(xiàn)水平的粘結(jié)裂縫，隨著荷載的增加，保護層脫落，受壓區(qū)混凝土壓碎構(gòu)件破壞。（受壓區(qū)型鋼保護層越小，粘結(jié)斷裂破壞越明顯）2，型鋼與混凝土的共同作用

因為在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，型鋼的表面積和截面面積之比值較小，且表面平整，粘結(jié)強度較小，二者之間容易產(chǎn)生滑移，所以為了確保型鋼與混凝土的共同作用，應(yīng)采取以下三種措施：（1）采用充滿型實腹型鋼混凝土梁（2）在型鋼上翼緣處設(shè)置抗剪連接件（3）配置必要的縱向鋼筋和箍筋第三節(jié)型鋼混凝土梁正截面承載力計算1，基本假定2，正截面抗彎承載力計算1，基本假定1）截面應(yīng)變分布符合平截面假定，型鋼與混凝土之間無相對滑移；2）不考慮混凝土抗拉強度；3）取受壓邊緣混凝土極限壓應(yīng)變0.003，相應(yīng)的最大壓應(yīng)力取混凝土軸心受壓強度設(shè)計值；4）型鋼腹板的應(yīng)力圖取為拉、壓梯形應(yīng)力圖形。設(shè)計計算時，簡化為等效矩形應(yīng)力；5）鋼筋應(yīng)力等于其應(yīng)變與彈性模量的乘積，但不大于其強度設(shè)計值。2，正截面抗彎承載力計算由于充滿型型鋼混凝土框架梁是以適筋梁破壞作為其抗彎承載力的極限狀態(tài)，所以我們在設(shè)計和計算中要確保受拉鋼筋和型鋼翼緣首先屈服，然后受壓翼緣屈服，直至最后受壓混凝土壓碎，整個充滿型型鋼混凝土框架梁才達到抗彎承載力而破壞。2，正截面抗彎承載力計算根據(jù)上述的基本假定，我們利用平衡條件:2，正截面抗彎承載力計算可得基本方程：（1）非抗震設(shè)計彎矩的平衡方程水平力的平衡方程2，正截面抗彎承載力計算（2）抗震設(shè)計2，正兵截面抗持彎承載吵力計算當(dāng)以，疑時：2，正叫截面抗誦彎承載氣力計算式中--相對厭受壓區(qū)高爽度--相對驢界限受壓粒區(qū)高度--分別漢為型鋼腹薦板的上端逢、下端至病梁截面混提凝土受壓區(qū)派上邊緣硬距離與應(yīng)的比值剩；--型鋼閃腹板承受喉的軸向合勒力--型歷鋼腹板金承受的舒軸向合墊力對于您型鋼受屑拉翼緣和縱流向受造拉鋼敵筋合圈力點見的距勻；2，正引截面抗夜彎承載聽力計算為了保短證型鋼害混凝土門梁的型蕩鋼上翼鍵緣和縱齒向受壓匙鋼筋在狼破壞前鉆達到屈撿服；截盜面受壓田區(qū)高度砍應(yīng)滿足橋：為了保證儲梁的破壞怨形態(tài)為型瀉鋼下翼緣五和受拉縱幻玉向鋼筋先怠屈服，然級后受壓區(qū)例混凝土被御壓碎，截勾面相對受確壓區(qū)應(yīng)滿顆足：2，正冶截面抗鄰彎承載播力計算值可按平涂截面假定跟推導(dǎo)出：抗震設(shè)計孝時，x應(yīng)搶滿足以下驅(qū)要求：一級床框架歌梁：二，三級鐘框架：第四算節(jié)雜型嘩鋼混良凝土鴨梁斜麻截面護承載側(cè)力計感算1，乞型鋼誼混凝切土梁蜂與鋼鞠筋混坦凝土望梁的三受剪眠性能輪差異2，皇斜截革面破怕壞形透態(tài)3，影響戰(zhàn)型鋼混凝駐土梁斜截逼面受剪性呢能的因素4，劫型鋼電混凝錄土梁自斜截遠面的遵抗剪吸承載義能力嗽計算辯方法5，抗剪撥承載能力讀計算1，硬型鋼糞混凝迎土梁煩與鋼菌筋混確凝土塔梁的葵受剪急性能栗差異（1）斜激裂縫出灰現(xiàn)時。豎實腹式藥型鋼具勾有較大說的抗剪促剛度，劇而且在溝梁中腹捏板是連鏈續(xù)分布旋的，對旅斜裂縫借的開展已起著較計好的抑礙制作用胳。（2照）斜宗裂縫茶出現(xiàn)開后，獨型鋼言腹板竊對混編凝土非的拉鵲壓變泥形起板到有瓜效的析約束屢作用穗。（3零）剪鏟壓破舒壞的闖梁是蠶因為簡剪壓份區(qū)混搶凝土撕的破虹壞而瘡達到何極限晶承載筑力，液與鋼碌筋混培凝土劑梁斜寒截面乓受剪草的脆浸性破匆壞特鑒征截桶然不撒同。2，斜截閑面破壞形俘態(tài)破壞形跟態(tài)主要餅有三種截類型：2，斜春截面破蠟壞形態(tài)（1）斜壓擊破壞剪跨比λ<1.夏0，以及藍1.臂0~歪1.紗5且含鋼憤率較大錄的情況（2）剪壓獲破壞剪跨比λ>1.5蛇且含鋼繼率較小約的情況斜裂縫端霧部剪壓區(qū)確混凝土在掙正應(yīng)力和派剪應(yīng)力的恒共同作用贊下被壓碎2，斜戒截面破硬壞形態(tài)（3）剪切粘沙結(jié)破壞不配箍筋話或箍筋很躲少、且剪功跨比較大錄的情況型鋼與盾混凝土字的粘結(jié)幟力極易業(yè)喪失，乳傳遞剪貍力的能旗力降低倍，于是樓在型鋼性翼緣外任側(cè)的混誓凝土中袍產(chǎn)生應(yīng)辱力集中在型鞠鋼翼體緣附鏡加產(chǎn)閘生劈糞裂裂從縫，醬沿型摩鋼翼休緣水東平方講向發(fā)棵展，忠導(dǎo)致說保護悠層脫蘿落2，抓斜截艱面破滋壞形疊態(tài)綜上略所述資，斜壓破壞舌和剪壓破劫壞通過型追鋼混凝土你梁的斜截吉面受剪計申算解決。留剪切粘結(jié)乓破壞是通覽過構(gòu)造解燈決，設(shè)計馬中應(yīng)通過專配置必要萬的構(gòu)造箍坡筋，設(shè)置塑抗剪連接杏件，增加粗型鋼外圍捆混凝土厚佳度等措施罵提高型鋼壤混凝土梁乳抗剪切粘室結(jié)破壞的稀能力。3，狡影響杯型鋼語混凝牢土梁卵斜截縱面受嚼剪性敢能的示因素（1腐）剪宜跨比剪跨比（窩>2.5兔）時，梁喂的承載力將往往由彎犁曲應(yīng)力控女制，一般挽發(fā)生彎曲馳破壞型鋼混凝艱土梁不會訓(xùn)發(fā)生斜拉姐破壞，型牌鋼腹板可夜以有效阻龍止斜拉裂左縫的產(chǎn)生子。均布荷載鴨下，型鋼錄混凝土梁浩的斜裂縫嘆靠近支座鉆，型鋼腹唇板中正應(yīng)蛋力相對較賢小，承載籌力主要由讓剪應(yīng)力控日制，型鋼濾腹板的受寬力基本上五接近純剪惱。3，影響誕型鋼混凝貸土梁斜截剖面受剪性興能的因素（2）型灑鋼腹板籠含鋼率含鋼率：ρ＝Aw/bh0由于價型鋼濾腹板奪的剛叢度較估大，斜裂縫何出現(xiàn)前，其黨剪應(yīng)別變與忠混凝遭土的車基本變一致藍。斜裂縫板出現(xiàn)后，由于史型鋼對跪腹部的蓄混凝土躬有約束齊作用，梁的抗剪蜓剛度降低江不多；型鋼腹板屈服工后，對混繪凝土的窯約束喪痕失，梁挺的抗剪螞剛度降汽低較快歇，變形懼增大。遠但其極陰限變形鎮(zhèn)遠大于樣混凝土邁梁，表極現(xiàn)出較好的延壩性性能。3，近影響榴型鋼州混凝晶土梁舅斜截獻面受館剪性燙能的翁因素（3）配斥箍率配箍率彼：ρsv＝Asv/bs裂縫出舞現(xiàn)前，兔箍筋的劫應(yīng)力很彩小，基銹本不起黨作用；設(shè)計合理橫的適筋梁訴，剪壓破隱壞時，箍槳筋基本屈貪服；箍筋的約等束作用還見能有效防澇止型鋼翼棄緣與混凝級土交界面積的剪切破戀壞3，影胞響型鋼誘混凝土咐梁斜截掏面受剪購性能的桌因素（4）型聾鋼翼緣寬御度與梁寬柳度比bf/b型鋼遭翼緣允對梁泡腹部替混凝經(jīng)土具用有約建束作丙用，熱能提嗎高梁選的承妖載力貪和變賢形能貴力；但是鞋，如果比在值過大插，使梁厘側(cè)混凝急土保護興層厚度磚過小，謹(jǐn)容易產(chǎn)魄生剪切駱粘結(jié)破秧壞（5）陷混凝土蘋強度等震級一般，混愉凝土部分么受剪承載弓力隨混凝友土強度提鄙高而提高淡；剪跨比一虎定時，抗番剪承載力歇隨混凝土駕強度提高剪跨比較游小時，增裁長率較大剪跨懲比較牽大時栗，增稀長率晉較小4，型研鋼混凝哥土梁斜針截面的及抗剪承裁載能力犬計算方旨法分為以下存三種：（1世）將茄腹板墓看作攤連續(xù)睬分布頓的箍夸筋，姥采用咽混凝沸土梁躬的計胡算方狹法。含鋼量小符時，基本飄符合實際2）恐剪力友分配黑計算欠方法荷載的反普復(fù)作用型奔鋼與混凝領(lǐng)土之間的膝粘結(jié)作用但喪失，剪竭力由型鋼節(jié)部分和鋼圖筋混凝土事部分一起壘承擔(dān)。計算較挎復(fù)雜，凝不易準(zhǔn)螞確4，型鋼羞混凝土梁抓斜截面的味抗剪承載屈能力計算顧方法（3駛）疊禍加方轉(zhuǎn)法用型陪鋼部莖分與兩鋼筋腹混凝正土部植分受佩剪承菜載力種之和殺作為循型鋼辮混凝暫土構(gòu)侍件的古受剪尺承載魄力。我國糖采用腹此種踩方法5，抗剪眉承載能力窄計算抗剪承她載能力換的計算銜公式：型鋼混狡凝土梁味的抗剪垮承載力剃由混凝栗土，型轟鋼和箍臭筋三者早組成：2)慣與斜車裂縫汗相交樸的箍莖筋承低擔(dān)的蒸受剪瞎承載辮力可繭表示淹為：1)兔混凝餓土部萄分的移受剪畫承載廢力可補表示為：5，渾抗剪雄承載至能力編計算在均布皮荷載作頁用下，價型鋼混內(nèi)凝土梁歇抗剪達案到極限解狀態(tài)時蓬，型鋼律腹板的拔應(yīng)力，稼基本上扇可取型秒鋼純剪治狀態(tài)時寺的剪切冠屈服強盆度5，抗伸剪承載癢能力計爬算在集中搶荷載作都用下，描型鋼的始抗剪能霜力隨著待剪跨比秤的增加疾反而降呼低，其困腹板的休抗剪強望度為：5，訴抗剪碌承載神能力漠計算則承艙載力芬計算碧公式沫：非抗震設(shè)鉆計均布荷漁載作用瞎下：集中荷嘆載作用劃下：抗震設(shè)湊計：均布荷極載作用疤下：集中荷奮載作用維下：5，抗枝剪承載壇能力計絞算截面適用皇條件：非抗文震設(shè)迷計抗震設(shè)計為了避免隸型鋼含量旋過小，要旅求滿足第五節(jié)省型鋼創(chuàng)混凝土挎梁裂縫閑和變形蔽驗算1，為寫什么要務(wù)控制裂唐縫寬度2，裂濕縫控制熔的兩個斗基本問堵題3，簽型鋼溫混凝病土梁統(tǒng)裂縫朋寬度蟻的計鄰算4，型鋼挖混凝土梁蠻裂縫寬度兆的驗算與摩裂縫控制撫值5，型援鋼混凝旅土梁的砍剛度與丸變形計迷算1，為扣什么要傍控制裂鍵縫寬度控制裂縫佛寬度的理侍由是，過防大的裂縫才會引起混養(yǎng)凝土中型遼鋼和鋼筋喘的嚴(yán)重銹搜蝕，降低獲構(gòu)件的耐泳久性，從哪而使結(jié)構(gòu)瞎的承載能乏力降低；識同時，過汽寬的裂縫偷會損壞結(jié)廈構(gòu)的外觀劃，給人們放心理上造坑成不安全層感。2，裂槐縫控制篇的兩個?；締枱╊}裂縫志控制維的兩圾個基煤本問董題：裂縫革寬度彎的計制算和移達到地正常寄使用類極限芒狀態(tài)肌時的遲裂縫渣寬度搭限值歪。正常使期用極限勾狀態(tài)的厘一個問沉題是型厭鋼混凝擔(dān)土梁的纖裂縫控吉制，另防一個問頸題是型嚇鋼混凝辯土梁的背剛度和擱變形計主算。3，型骨鋼混凝給土梁裂斃縫寬度且的計算型鋼混漲凝土受址彎構(gòu)件蔑裂縫寬浩度計算繁的基本等假定：（1）珠使用階藝段截面帽應(yīng)變符辰合平截越面假定個。（2）亡鋼筋，覺型鋼和娛混凝土贈開裂前午均在彈白性范圍揚內(nèi)工作逐。（3）開逢裂截面不托考慮混凝僚土的受拉識作用。（4洲）非幅開裂桃截面仙受拉讀區(qū)混趙凝土扣應(yīng)力班均勻服分布童。3，型沈鋼混凝腳土梁裂擁縫寬度鐘的計算型鋼混鄙凝土受纏彎構(gòu)件應(yīng)裂縫寬嗎度計算黎的位置婚應(yīng)在受拉鋼筋橋合力處為基炭準(zhǔn)。最大塵裂縫剃寬度寺的計懸算：3，型壩鋼混凝眨土梁裂崇縫寬度源的計算3，型鋼鵝混凝土梁夜裂縫寬度降的計算4，臂型鋼識混凝輝土梁尊裂縫笑寬度喜的驗董算與趁裂縫誦控制園值在型鋼疫混凝土壘受彎構(gòu)渠件中，飾型鋼混破凝土梁壁最大裂幅縫寬度摘應(yīng)按荷轟載短期他效應(yīng)組昌合，并丹考慮長街期荷載師作用的秩影響計婦算.室內(nèi)正壓常環(huán)境界下最大筆裂縫寬卵度限值淡取0.倚3mm知，露天顯或室內(nèi)唐高濕度林環(huán)境條乒件下的煉構(gòu)件取迫0.2既mm5，型鋼搞混凝土梁蹄的剛度與贏變形計算型鋼混凝敞土梁的剛黎度計算的蛛基本假定史：（1搬）在托使用央荷載宴階段衫，型勉鋼混尤凝土脫梁符損合平鏈截面勒假定敵。（2熊）在膝使用向荷載李階段擇，鋼頭筋，非型鋼仙和混招凝土極均在挨彈性糾范圍搜內(nèi)工冬作。（3）裂掠縫截面不嗓考慮受拉慈混凝土的繞作用。5，屋型鋼州混凝罩土梁卷的剛禽度與謀變形粒計算符合淋平截扶面假煌定，錫梁截山面的滲抗彎錢剛度堪可采姿用鋼漆筋混閣凝土高梁截穗面的家抗彎掠剛度餓與型己鋼截行面抗步彎剛點度疊灘加的隨原則漆來計計算。在型蜻鋼梁漠的剛鑰度計饅