钢与混凝土组合梁的基本概念和疑问

作者：张利军

    现将“钢与混凝土组合梁”的一些基本概念进行整理供初学者参考，将学习过程中存在的一些疑问提出供大家讨论和指导。

一、基本概念

1. 《新钢标》第14章中钢与混凝土组合梁设计方法的适用条件是什么？

本章适用于不直接承受动力荷载的、通过抗剪连接件将钢梁和混凝土翼缘板连成整体的钢-混凝土简支组合梁及连续组合梁。

2. 什么是完全抗剪连接和部分抗剪连接？

（1） 当组合梁的抗弯承载力由连接件的抗剪能力控制时， 称为部分抗剪连接组合梁 。在这种情况下，最大弯矩截面与零弯矩截面之间连接件的总抗剪能力不足以抵抗由极限平衡条件确定的剪力。在满足承载力和变形要求的前提下，允许采用部分抗剪连接设计。

另外，当楼盖采用压型钢板时，每个板肋中只能布置1~2个栓钉，往往难以做到完全抗剪连接。而且受板肋几何尺寸的限制，即使布置更多栓钉，其承载力也无法充分发挥。因此，部分抗剪连接设计将给设计和施工带来很大方便，并使造价得到一定程度的降低。这种设计方法已为各国主要规范采纳。

需注意，在任何情况下，部分抗剪连接的连接件数量不得少于完全抗剪连接的一半。

（2） 当抗剪连接件足以承受组合梁剪跨区段内总的纵向水平剪力，从而足以充分发挥组合梁的抗弯能力时，称为完全抗剪连接组合梁。

（3） 按朱总《钢标理解与应用》， 不考虑组合作用的纯钢梁设计法，在实际工程中应避免采用。

3. 什么是柔性抗剪连接件？

抗剪连接件包括圆柱头焊钉连接件、槽钢连接件、弯筋连接件。

因弯筋连结件施工不便、质量难以保证，《新钢标》已取消这种连接件，推荐使用圆柱头焊钉连接件。除非在没有条件的地区，可以使用槽钢连接件。

部分抗剪连接件必须具有一定的柔性，圆柱头焊钉具有很好的剪力重分布能力，属柔性抗剪连接件。

4. “纵向抗剪计算”的验算对象是什么？

“纵向抗剪计算”是《17钢标》的新增内容。在连接件集中剪力作用下，混凝土楼板可能在连接件周边发生纵向开裂现象，所以“纵向抗剪计算”的验算对象是混凝土板，验算的界面是抗剪连接件外侧的最短连线。如下图的a-a、b-b。

5. 第14.1.6条要求组合钢梁受压区的 板件宽厚比符合塑性设计 的相关规定。该条要求适用于简支梁吗？

本章给出的组合梁设计方法为塑性设计法，所以横截面应力分布图为矩形（见下图）：

该条适用于将钢梁和混凝土翼缘板通过圆柱头焊钉连成整体的钢-混凝土简支梁及连续梁。如果板件宽厚比不符合塑性设计的要求，则可通过加密抗剪连接件的措施来弥补，同样能够在达到塑性极限承载力之前，不发生局部屈曲。

6. 剪跨区段的划分，新旧规范有何区别？

（1）《03钢规》以弯矩绝对值最大点和零弯矩点为界限划分剪跨区段，如下图。抗剪连接件在每个剪跨区段内均匀布置。

（2）《17钢标》以最大正弯矩点和支座为界限划分剪跨区段，如下图。不再把连续梁的反弯点作为剪跨区段的分界点，简化了设计和施工，更方便组合梁的使用。

对比两图可看出，《17钢标》是3个剪跨区段，《03钢规》是5个。

7. 圆柱头焊钉的材质和强度是什么？

在国标《电弧螺柱焊圆柱头焊钉》GB/T10433-2002中给出，材质为冷镦钢ML15、ML15A1，其性能指标可参见国标《冷镦和冷挤压用钢》 GB/T6478-2001。

焊钉的强度等级只有4.8级一种。伸长率δ≥14% 。

8. 压型钢板混凝土组合梁的各符号的含义是什么？用图示意。

《03钢规》在本章第二条即解释了压型钢板混凝土组合板的 和 的含 义 ：

（1） 翼板厚度，等于组合板总厚度减去压型钢板的肋高，即波峰以上的厚度。PKPM组合梁计算中，“混凝土板厚 ”即为 ，注意不是组合板总厚度。

（2） 板托高度。无板托时取0。该尺寸一般用不上。

不知何故，《17钢标》取消了该条解释。虽在后文图14.3.2（a）中有 的标注，但 在前文图14.2.1-1中就已出现，但未作注解。为了直观明了，现将有关尺寸符号标在下图中：

混凝土凸肋高度，也就是压型钢板的凹槽深度；

  圆柱头焊钉高度；

混凝土凸肋平均宽度；

混凝土翼板有效宽度；

栓钉横向间距；仅有一列栓钉时取0；

分别为钢 梁外侧和内侧的混凝土翼板计算宽度。

9. 部分抗剪连接简支组合梁的钢梁上翼缘一定是受压区吗？

根据公式（14.2.2-2），钢梁受压区截面面积：

因 ，所以 。即上翼缘为受压区。

二、疑问

1. 第14.1.2条，翼板有效宽度 的计算，当塑性中和轴位于钢梁截面内时如何计算？

2. 焊钉连接件受剪承载力计算时，第14.3.2条和14.3.3条的折减系数是否应连乘？

3. 既然钢与混凝土组合梁的主要形式是“压型钢板混凝土组合板做翼板的组合梁”，为什么《17钢标》除了第14.3.2条外，所有插图均为带托板的钢筋混凝土平板？对于压型钢板组合板的纵向抗剪验算，图14.6.1中 如何取值，表达得不够不明确：

（1） 板肋垂直于钢梁时， 按下图大样A中的 还是 界面取值？

按 计算时： ， 为钉头直径；

按 计算时： ；

（2） 板肋平行于钢梁时， 按下图大样B中的 还是 界面取值？

4. 从第14.7.4条可知，栓钉沿梁轴线方向的最小间距（≥ ）和最大间距（≤3h和300 ）均有要求。垂直于轴线方向的最小间距（ ≥ ）也有要求。但为什么没有垂直于轴线方向的最大间距要求？

5. 组合楼板中，下图左侧图中箭头所指的钢筋是何用途？既然压型钢板仅作为模板，楼板相当于单向连续密肋板，是否应取消箭头所指钢筋而按右图的方式配筋？