图4-45 塑性中和轴在混凝土翼缘板内的组合梁截面及
应力图形 当 Af?behc1fcm时:
M?bexfcmy (4-13)
式中x—组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼缘板顶面的距离.应按下式计算:
Afx?befcm (4-14)
M——全部荷载产生的计算弯矩; A——钢梁的截面面积;
y——钢梁截面应力的合力至混凝土受压区截面应力的合力间之距离;
f——塑性设计时,采用的钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值;
fcm——混凝土弯曲抗压强度设计值。
图4-46塑性中和轴在钢梁内的组合梁截面及应力图形
2.塑性中和轴在钢梁截面内的组合梁(图4-46)
当Af?behc1fcm时:
M?behc1fcmy1?Acfy2 (4-15)
式中 Ac——钢梁受压区截面面积,应按下式计算:
Ac?0.5(A?behc1fcm/f) (4-16)
y1——钢梁受拉区截面应力的合力至混凝土翼板
截面应力的合力间之距离;
y2——钢梁受拉区截面应力的合力至钢梁受压区
截面应力的合力间之距离。
组合梁截面上的全部剪力,假定仅由钢梁腹板承受,则可按普通实腹梁的腹板受剪计算公式验算其剪应力。
组合梁的特点是混凝土翼板与钢梁共同受力,因此板与梁之间有较大剪力,单靠梁翼缘狭窄连接面中粘结摩擦受力是不够的,需要用键或锚组成一个特殊的抗剪结构,称之为连接件(图4-47)。
图7-47 组合梁中的抗剪连接件
连接件(又称剪力件)是钢与混凝土组合结构的重要组成部分,由于有焊在钢梁翼缘上的连接件。才能使钢梁与钢筋混凝土板连接成为一个整体而共同发挥结构作用。连接件形式很多,主要有栓钉、槽钢和弯起钢筋等。栓钉连接件长度不小于 4d(d为钉直径),布置时沿梁跨度方向间距不小于6d,垂直于梁跨度方向间距不小于4d。槽钢连接件的翼缘肢尖方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪应力方向一致。弯起钢筋用直径d不小于 12 mm的I级钢筋成对对称布置。用两条长度为至少 4d的
侧焊缝焊接,弯起角度一般为 45o,弯折方向应与混凝土翼板对钢梁的水平应力方向一致。
连接件的受剪承载力设计值按下列公式计算。 1.栓钉连接件(图4-47 a);
N?0.43AsEcfce?0.7As?f (4-17)
cu式中 As——栓钉焊钉截面面积;
f——栓钉的抗拉强度设计值;
γ——栓钉抗拉强度最小值与屈服强度之比; 当栓钉材料性能等级为4.6级时,取
f=215N/m2,γ=1.67;
Ec——混凝土的弹性模量;
fce——混凝土的轴心抗压强度设计值。 2.槽钢连接件(图4-47b):
N?0.26(t?0.5tw)lcEcfce (4-18)
式中 t——槽钢翼缘的平均厚度;
tw——槽钢腹板的厚度; lc——槽钢的长度。
3.弯起钢筋连接件(图4-47c):
cvN?A1fst (4-19)
式中 A1——弯起钢筋的截面面积;
fst———钢筋的抗拉强度设计值。
组合梁中钢筋混凝土板,其混凝土强度等级一般不低于 C20,预制时为 C30。刚性连接件与钢梁用3号钢或16锰钢。柔性连接件采用I级钢、II级钢或5号钢。钢梁截面高度一般不小于组合梁截面总高度的1/2.5,
cv组合梁板托高度不大于混凝土翼板厚度的1.5倍,板托顶面宽度不小于板托高度的1.5倍。
楼盖结构另一种新形式是填块-主梁体系(图4-48)。在钢筋混凝土楼板与钢主梁之间,用很多短型钢构件分隔开来,这种短型钢构件称为填块。填块与钢梁焊在一起,并用抗剪连接件与钢筋混凝土板连接起来。
图4-48 填块-主梁楼盖体系
填块-主梁楼盖体系使主梁与钢筋混凝土板之间造成一个空间,可在其间分别布置机械、电器、给排水等管线。与通常组合梁楼盖体系比较有下列几个优点:
(1)由于主梁与钢筋混凝土楼板间有填块,组合楼板的惯性矩可以大大增加,从而减小主梁的高度;
(2)梁高减小,而且又可把各种管线放入结构空间,减少楼层高度约 150~250 mm,并节约钢材及墙、电梯、机电设备管线所用的材料;
(3)在填块-主梁楼盖结构中,次梁可直接放在主梁之上,连接费用大大减少,次梁安装方便,可加快安装进度,而且次梁可设计成连续梁。
以上优点可补偿采用填块和施工支架的附加费用。