1、第一章由两种以上性质不同的材料组合成整体,并能共同工作的构件称为组合构件.由各种组合构件构成的结构称为组合结构.组合板的特点是受压性能好,刚度大的混凝土主要分布在受压区;而受拉区用受拉性能好的压型钢板代替受拉钢筋,故受力合理.而且,由于钢板的”压型”, 大大提高了组合板的承载能力与刚度.由于压型钢板代替了木模板,节省资源稀缺的木材.同时,由于压型钢板是工厂化生产,减少了模板钢筋的制作、安装工作.这种组合板突出的优点是施工速度快.而且可以数个楼层、多工种同时立体化作业,这将使主体工程的施工进度缩短数倍.组合板的应用可以用作楼板、屋面板与工业厂房中的操作平台板等.目前已经广泛用于高层、超高层民用建
2、筑、公共建筑及工业建筑中.组合梁在正弯矩作用下,混凝土板处于受压区,能充分发挥其受压性能好的特点,与钢梁相比混凝土具有很大的侧向刚度,避免钢梁容易发生整体与局部屈曲的弱点.型钢处于受拉区或大部分处于受拉区,发挥了钢材受拉性能好的特点.组合梁中混凝土与钢材充分发挥各自材料特点,扬长避短,合理受力,可以节约大量混凝土与钢材.与压型钢板配合使用可省去全部模板与模板工程.由于混凝土板作为整个组合梁高度的一部分,且通常现浇混凝土板均设有板托,从而增加梁的高度,不仅提高其强度刚度,同时增加房屋净空或减少房屋层高与总高.组合梁重量轻,对地震区建筑有重要意义.施工速度快,也是突出优点.组合梁主要应用在桥梁、工
3、业房屋与高层、超高层民用建筑.第二章钢与混凝土的连接与组合剪切连接件的作用有三，一是全部或部分承受混凝土板与钢梁界面上的纵切剪力；其次是全部或部分阻止界面处混凝土板与钢梁的纵向滑移；第三要能抵御使混凝土板与钢梁上下分离的“掀起力” 。组合梁的连接，按照承受纵向剪力的能力区分，可分为两大类，即完全剪切连接与部分剪切连接。按照剪切连接件抵抗纵向滑移的能力又可分为柔性连接与刚性连接。所谓完全剪切连接是指在达到承载能力极限时，例如达到梁的极限弯矩时，在混凝土与钢梁界面上所产生的纵向剪力应完全由剪切连接件来承担，即在达到承载能力极限状态时应为梁的主材（钢梁与混凝土板）破坏，而不是因为剪切连接件的破坏，使
4、组合梁提前失去承载能力。部分连接件则不同，在极限弯矩作用下，界面上所产生的纵向剪力大于剪切连接件所能承担的剪力总和，即尚未达到组合梁的极限弯矩前，剪切连接件将发生剪切破坏。部分剪切连接件可以减少剪切连接件设置的数量，从而获得一定的经济效果，对施工也有利。部分剪切连接主要适用于当梁的失效并不为梁的强度所控制的情况，即在材料（混凝土及钢梁）未充分发挥其强度以前，构件已经失效。例如，在未达到强度极限前早已达到正常使用极限状态（如变形过大等）或钢梁失稳状态。在钢与混凝土组合梁中，应用最普遍的柔性连接件是带头栓钉。我国钢结构设计规范GB 500172003 规定也允许用弯筋连接件。当组合梁中用预制混凝土
5、板作为翼缘时，可以用高强摩擦螺栓连接，亦有尝试用环氧树脂胶结的，不过其受力机理及抗拔能力等性能尚待进一步试验验证。第二章小结混凝土与钢的可靠连接是组合结构能够充分发挥组合效应、共同工作的可靠保证.混凝土与钢的可靠连接是通过剪切连接件来实现的.剪切连接件,应具有足够的强度与刚度,其作用有三:首先必须满足以承受混凝土与钢界面上的纵向剪力;同时具有足够的剪切刚度,使界面处混凝土与钢的滑移不致过大;剪切连接件还必须具有足够的抵抗”掀起力” 的能力 ,使混凝土与钢不致上下分离,界面处的纵向裂缝足够小.剪切连接件按其抵御纵向剪力的能力分为完全剪切连接与部分剪切连接;按其抵抗界面处混凝土与钢的滑移能力可分为
6、柔性剪切连接件与刚性剪切连接件.组合结构中最常用的剪切连接件是带头栓钉柔性剪切连接件.承受动力荷载及荷载较大的大型组合构件中应设置刚性剪切连接件.部分剪切连接适用于受正常使用状态(变形、裂缝等)计算或稳定计算控制的组合构件中,而且目前一般只限于仅受静力荷载的跨度不大的简支梁构件.由于混凝土与钢的组合效应,使构件的抗弯承载能力及刚度大大提高,变形大大减小,因此组合构件的构件断面以致构件与结构的材料用量与建筑成本显著降低,结构延性与抗震性能大大提高.因此,组合构件适用于桥梁,高层,超高层建筑,及荷载较大,高度较高,跨度较大的各种构筑物.影响剪切连接强度的因素很多,而且离散性较大,因此,剪切连接件的
7、承载能力计算应按各种类型的剪切连接件分别由试验确定.承受交变荷载的组合构件中的连接件应按疲劳试验确定其疲劳强度.用于组合梁中各种剪切连接件的承载能力计算可按本章所述方法或钢结构设计规范(GB 50017-2003)第十一章所述方法进行型钢混凝土梁、柱等构件应立足于不设剪切连接件,但应考虑混凝土与型钢的粘结滑移对其承载能力及变形的影响.只是在型钢混凝土结构的特殊部位按照计算或构造设置必要的剪切连接件.剪切连接件的设置除应按承载能力计算外,尚应满足相应的规范、规程及本章所规定的多项构造要求.第三章 压型钢板与混凝土组合板本章小结（1）压型钢板与混凝土组合板应按施工阶段和使用阶段分别进行承载力计算和
8、挠度验算，在使用阶段还应满足自振频率的控制要求。（2）使用阶段组合板可能发生正截面弯曲破坏、斜截面剪切破坏和沿压型钢板与混凝土交界面的纵向水平剪切粘结破坏。当板上作用有较大集中荷载而板厚较小时，还有可能发生冲切破坏。（3）组合板多的正截面受弯承载力计算采用塑性设计法，假设截面受拉区和受压区的材料都能达到强度设计值，并忽略受拉混凝土的作用。计算时，塑性中和轴可能在压型钢板以上的混凝土内，也可能在压型钢板范围内。如果计算受压区高度 x0.55 h0 ,则钢材的强度不能充分发挥，应取x=0.55 h0 进行计算。（4）压型钢板与混凝土交界面上的纵向水平剪切粘结力是组合板共同工作的前提，一旦这种粘结作
9、用丧失，压型钢板与混凝土之间就会产生较大的滑移，导致组合板的承载力急剧下降，乃至崩溃。（5）施工阶段组合板的变形计算，不能考虑压型钢板与混凝土的组合效应，应取压型钢板有效截面的抗弯刚度，按弹性力学的方法计算。使用阶段组合板的变形计算，可采用换算截面法，分别按荷载效应的标准组合和准永久组合进行计算，其较大值应满足变形控制的要求。四章 钢与混凝土组合梁1.组合梁是指通过剪切连接件将钢梁与混凝土板连接成整体共同工作的受弯构件。当组合梁承受正弯矩时，混凝土板处于受压区，钢梁大部分处于受拉区，因而能够充分发挥两种材料各自的强度优势。与钢筋混凝土梁相比，它具有承载力高、自重小、便于施工的特点。与钢构件相比
10、，它又具有抗弯刚度大、变形小、稳定性好的优点。2.组合梁的受力过程可分为弹性、弹塑性和屈服三个阶段。在型钢受拉翼缘屈服之前，以及组合梁中配置足够数量的剪切连接件的情况下，截面应变基本符合平截面假定。3.组合梁的设计有弹性理论和塑性理论两种方法。对于直接承受动力荷载的组合梁、钢梁板件宽厚比较大且组合截面中和轴在钢梁腹板内通过的组合梁，应按弹性理论来进行分析。不直接承受动力荷载的组合梁、钢梁板件宽厚比较小及组合截面中和轴在混凝土板或板托内通过时，组合梁截面可按塑性理论分析。组合梁的挠度计算采用弹性理论。4.组合梁应按两个受力阶段分别进行承载力计算和变形验算。第一受力阶段，即楼板的混凝土达到强度设计
11、值以前，混凝土板只能作为外加荷载来考虑。第二受力阶段，楼板的混凝土已经达到强度设计值，钢梁与混凝土之间存在组合变形，可以按组合梁进行计算。5.组合梁按弹性理论的计算，截面的应力和变形都可按照材料力学的公式进行。必要时还应考虑荷载长期作用时混凝土徐变的影响，以及温度应力和混凝土收缩引起的应力。6.组合梁按照塑性理论的设计，必须保证组合梁最终出现塑性铰，并能发生充分的转动、变形。如果钢梁的板件厚度过薄，就会产生局部屈曲，从而降低组合梁的受弯承载力，以致达不到塑性弯矩或发生足够的转动，因此必须对钢板的宽厚比加以限制。7.组合梁按塑性方法设计，在受弯承载力极限状态时，认为受压区混凝土的应力达到轴心抗压
12、强度设计值；钢梁无论受压还是受拉，其应力均达到相应的钢材强度设计值。可不考虑施工过程中有无支撑及混凝土徐变、收缩与温度作用的影响。8.连续组合梁的内力分析可采用弹性分析法和塑性分析法。弹性分析法认为组合梁是一个变刚度梁，在确定梁的刚度时，距中间支座 0.15L 范围内（L 为梁的跨度） ，忽略拉区混凝板的影响，但应计入板中纵向钢筋面积对梁抗弯刚度的贡献。在其余的跨中区段，应考虑混凝土板与钢梁共同工作的作用。塑性分析法就是连续组合梁考虑塑性内力重分布的分析方法，可通过弯矩调幅法实现。9.连续组合梁中间支座截面的混凝土板内配筋只要满足截面的材料总强度比 r（r=Arfr/Af）0.15 的条件，就
13、可分别按纯剪和纯弯进行截面设计，而不必考虑弯剪之间的相互影响。10.剪切连接设计是组合梁设计的重要内容，有弹性设计和塑性设计两种方法。弹性设计法假定钢梁与混凝土板之间的纵向水平剪力完全由连接件承担，不考虑二者叠合面上存在的粘结力。塑性设计法认为剪切连接件受荷很大时会发生较大滑移，使叠合面上各个连接件产生内力重分布，各连接件受力大小基本相等，与连接件所在位置无关。11.受构造等原因的影响，剪切连接件的设置数量少于完全剪切连接所需的剪切连接件数量时，可采用部分剪切连接设计法。对于连续组合梁的正弯矩区段，它不仅可以减少剪切连接件的数量，方便施工，而且不会显著降低截面的受弯承载力。12.采用柔性剪切连
14、接件的简支组合梁中，钢与混凝土之间粘结滑移对组合梁挠度的影响已经较大，不能忽略，这是应采用考虑粘结滑移效应的折减刚度法进行挠度计算。连续组合梁应按变截面刚度梁进行计算。13.组合梁中的钢梁在施工阶段和使用阶段存在整体稳定和局部稳定问题，因此应当采用一定的措施避免组合梁在达到极限承载力之前丧失稳定性，必要时进行钢梁的整体稳定性计算和考虑腹板屈服后强度的抗弯和抗剪承载力计算，或配置加劲肋。第五章型钢混凝土结构1 混凝土中以配型钢为主的构件称为型钢混凝土构件。以配钢型式区分型钢混凝土构件分为配实腹型钢和配角钢骨架空腹式配刚两大类。再配实腹钢的型钢混凝土构件中必需配置一定数量的钢箍与必要的构造或受力纵
15、筋，以保证型钢外围混凝土的可靠约束。2 配实腹钢的型钢混凝土梁正截面受弯计算时根据中和轴位置不同，分三种情况。因此计算时应先由 X 值判断属于何种情况，然后按照相应的应力图形经行计算。3 角钢骨架构成空间桁架，本身具有较大的强度和刚度，并与核心混凝土约束较好，因此配角钢骨架的型钢混凝土构件与相当配筋量的钢筋混凝土构件相比，强度刚度均有所提高，延性明显得到改善。在强度计算时，可以通过试验用一强度提高系数来考虑正截面承载能力的提高，这样计算比较简单实用。4 影响型钢混凝土梁柱剪切性能有诸多因素，其中剪跨比与轴压比的影响明显，必须考虑。剪切破坏主要有三种破坏形态，由于粘结滑移的影响，容易发生剪力粘结
16、破坏。通过实验，取三种破坏形态中剪切强度较低的破坏形态作为梁柱剪切强度的计算依据而得出型钢混凝土梁柱斜截面剪切承载能力计算公式。5 影响型钢混凝土柱的强度有诸多因素，其中偏心距是主要因素之一。主要与偏心距有关，型钢混凝土柱正截面破坏有两种破坏形态，即大偏心受压和小偏心受压。可以根据两种破坏形态各自的应力图形得出型钢混凝土柱正截面承载能力计算公式。6 节点是连接框架梁柱的关键部位，受力复杂，又非常重要。因此应当十分重视节点的计算与构造。特别是在水平力作用下，节点经常发生剪切破坏，因此一般按照剪切计算设计框架节点。地震区建构筑物及高层、超高层建筑与高耸建筑中的框架节点设计尤应重视。思考题1 组合构
17、件中组合效应是如何实现的？答：在组合构件中两种性质不同的材料钢与混凝土必须有效、可靠地结合在一起，作为整体共同工作，才能充分发挥其组合效应2 剪切连接件的作用有哪些？答：剪切连接件的作用有三，一是全部或部分承受混凝土板与钢梁界面上的纵切剪力；其次是全部或部分阻止界面处混凝土板与钢梁的纵向滑移；第三要能抵御使混凝土板与钢梁上下分离的“掀起力” 。3 剪切连接件的种类及适用范围。答：剪切连接件按其抵御纵向剪力的能力分为完全剪切连接与部分剪切连接;按其抵抗界面处混凝土与钢的滑移能力可分为柔性剪切连接件与刚性剪切连接件.组合结构中最常用的剪切连接件是带头栓钉柔性剪切连接件.承受动力荷载及荷载较大的大型
18、组合构件中应设置刚性剪切连接件.部分剪切连接适用于受正常使用状态(变形、裂缝等) 计算或稳定计算控制的组合构件中,而且目前一般只限于仅受静力荷载的跨度不大的简支梁构件。2、什么是压型钢板受压翼缘的有效计算宽度？它是如何取值的？答：压型钢板翼与腹板上的应力是通过二者交界面上的纵向剪切应力传递的，翼缘截面上的纵向应力是非均匀分布的，在实际计算中，常根据应力等效的原则，把翼缘上的应力分布简化为在有效宽度上的均布应力，这个有效宽度就是压型钢板受压翼缘的有效计算宽度。由于按有效截面计算时，受压翼缘板支承边缘处的实际应力 c是未知的，因此计算时可先假定一个 c的初值，然后经反复迭代求解受压翼缘有效宽度 b
19、e ，计算相当繁琐，而通常情况下组合板中采用的压型钢板形状较简单，加劲肋一般不超过两个，在实用计算中，常取 be=50t（t 为压型钢板板厚） 。3、压型钢板与混凝土组合板一般有哪些破坏形式？通常在什么情况下发生？答：弯曲破坏、纵向水平剪切粘结破坏、斜截面的剪切破坏，有时还可能发生一些局部破坏。（1）如果压型钢板与混凝土之间有可靠的连接，即在完全剪切连接条件下，组合板最有可能发生沿最大弯矩截面的弯曲破坏。（2）纵向水平剪切粘结破坏主要是由于混凝土与压型钢板的交界面剪切粘结强度不足，在组合板尚未达到极限弯矩之前，二者的交界面产生较大的粘结滑移，使得混凝土与压型钢板失去组合作用。（3）当组合板的截
20、面高度与板跨之比很大、且荷载也较大，尤其是集中荷载作用时，易在支座最大剪力处发生沿斜截面的剪切破坏。5、组合板正截面承载力计算时采用哪些计算假定？答：（1）极限状态时，截面受压区混凝土的应力分布图形可以等效为矩形，其应力值为混凝土轴心抗压强度设计值 fc 。（2）承载力极限状态时，压型钢板及受拉钢筋的应力均达到各自的强度设计值。（3）忽略中和轴附近受拉混凝土德尔作用和压型钢板凹槽内混凝土的作用。（4）完全剪切连接组合板，在混凝土与压型钢板的交界面上滑移很小，混凝土与压型钢板始终保持共同的工作，截面应变符合平截面假定。1 组合板的剪切粘结强度与压型钢板的外形尺寸、表面情况、剪切连接连接件的种类、
21、腹板与翼缘上扎制齿槽的尺寸和间距、混凝土强度等级等诸多因素有关。组合板的自振频率影响结构的安全性和正常使用。一般对于组合板的自振频率 f15Hz1 型钢混凝土的优缺点？优点：具有强度高、高度大、延性好、耗能性好因而抗震性能好、结构截面等，故广泛适用于高层、超高层建筑，大跨、重载建构筑物和高耸结构等，尤其适用于地震区上述建构筑物。缺点：型钢混凝土构件中，型钢与混凝土的粘结力较小，滑移较大，对强度、变形及裂缝均有影响，不可忽略，尤其是在配实腹钢的型钢混凝土结构计算时，应当考虑粘结滑移的影响。2 影响剪切承载力的因素？a 剪跨比 的影响 b 加载方式 c 混凝土强度VhM等级 d 含钢率与型钢强度
22、e 型钢翼缘的混凝土保护层 f 含箍率3 柱的剪切破坏形态？a 当剪跨比 15 时，一般出现剪切斜压破坏。b 当柱的剪跨比在 2.0 之间，容易出现剪切粘结破坏。C1.5剪跨比大于 2.0 的柱，一般出现弯剪破坏。4 影响柱剪切及抗震性能的因素？a 剪跨比的影响 b 轴压比的影响 c 配钢形式的影响 d 配箍率的影响5 对于不设剪切连接件的构件必须考虑粘结滑移的影响：粘结滑移不仅影响到构件的承载能力，同时还经常影响到构件的破坏形态。梁柱的正截面受弯与斜截面受剪都有可能发生粘结破坏，导致构件失效。不同的破坏形态具有不同的承载能力，显然承载能力最小的破坏形态，成为控制构件的计算模型。根据型钢混凝土
23、梁的试验，由于粘结滑移的影响，型钢混凝土梁的混凝土极限压应变要小于钢筋混凝土受弯构件中混凝土的极限压应变。6 为什么型钢混凝土结构具有很好的延性、耗能性能与抗震性能？由于在混凝土中配置了型钢，与一般钢筋混凝土构件相比含钢率较高，因此对于同等截面大小的构件型钢混凝土构件可具有比钢筋混凝土构件更高的承载能力，所以型钢混凝土构件的延性和耗能性能大大提高，尤其是配实腹型钢的构件，延性和耗能性能大大强于钢筋混凝土构件；一方面型钢被混凝土包围，混凝土与型钢之间互相产生约束作用，混凝土约束着型钢，构件在达到强度极限状态之前，型钢一般不会发生整体失稳与局部屈曲。7 何谓修正平截面假定？将多折线的截面应变用一修正平截面的概念表示。修正的原则是截面受压区高度不变；同时保持实际承载力不变。平均粘结度：在型钢混凝土粘结滑移推出实验中，一般取外加荷载在型钢与混凝土连接界面总表面积上的平均应力作为平均粘结应力。局部最大粘结强度：对应某一荷载时，局部最大粘结应力达到某一极限，将开始发生局部粘结破坏。将此局部最大粘结应力值取为局部最大粘结强度。
