【注:本文是《钢结构及钢-混凝土组合结构设计方法》第10.14节的一部分。本书由国家科技学术著作出版基金资助,中国建筑工业出版社于2022年6月出版。欢迎扫描下面二维码购买】
1 图1为钢-混凝土楼板组合梁;与普通梁不同的是钢结构挠度计算,钢与混凝土界面处的螺柱为柔性连接件,受力后会产生滑移;平坦截面的假设对于整个截面不再成立。 ;
图1 组合梁
2 螺栓剪切后的变形如图2所示。这种变形为界面滑移;单位面积的抗滑移刚度为
)。螺栓的抗滑移刚度可为螺栓承载力标准值的1~1.25倍。
图2 螺栓的局部变形即为界面滑移。
3 考虑界面滑移的理论是由著名的Newmark等人建立的。 1951年。参见图3,微分方程为
图3 建立平衡微分方程
(1)
式中的两个转动惯量分别是楼板和钢梁绕各自质心的转动惯量,
是平坦截面假设下的截面弯曲刚度。
4 钢梁质心与楼板质心的距离为
,
以楼板为上弦、钢梁为下弦组成的桁架截面的弯曲刚度如图4所示。
图4 组合梁桁架:需要考虑腹杆系统的变形(剪切变形)
5 组合梁的强度计算不需要求解微分方程,但挠度计算需要知道等效弯曲刚度。
6:假设
,
代入式(1)可得
7 解释式(3)第二项:回忆点阵结构压杆:截面惯性矩为
,带材系统的剪切刚度为
格构支柱的临界载荷
(4)
8 因此,方程(3)的第二项与桁架(格架支柱)的弯曲刚度相似
,桁架剪切刚度取为
(5)
10 因此,组合梁荷载由两个下部结构承受:第一个是楼板和钢梁独立(无组合作用,
),第二个是点阵杆件模型(桁架模型)钢结构挠度计算,刚度是式(3)的第二部分。
11 式(3)可以适用于任何负载情况,因此是一个通用公式。
12 重要结论:组合梁力学模型=节点-肢剪力墙力学模型