超静定钢-砼组合梁剪力连接件的设置探讨

redflag 发表于 2017-5-31 16:12:53 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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        钢-混凝土组合梁大家都不陌生,传统的组合梁有以下几种形式:
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        当然,劲性混凝土梁,也算是 钢-混凝土组合梁
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近来新发展的还有外包钢板组合梁
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        本文只讨论第一种。对于传统的组合梁,通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件(栓钉、槽钢、弯筋等),抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移,使之成为一个整体而共同工作。  充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能,与单独工作的钢梁相比,挠度可减小1/3~1/2,实在是节能减排必备良品。
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        但这玩意用到超静定结构中就不妙了,因为超静定结构在负弯矩区位置的受力状态是混凝土受拉、钢梁受压,而栓钉连接件的抗剪作用约束了混凝板的纵向变形,导致组合结构负弯矩区混凝土板产生更大的拉应力,所以因这个区域的混凝土极易开裂!
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        针对负弯矩区楼板抗裂问题,专家们想了很多办法,包括加密钢筋法、纵向预应力技术、群钉技术、优化施工工艺法等。对于跨度较大时,在弯矩区施加预应力是个不错的选择,但因为楼板与钢梁之间有栓钉连着的,所以施加的预压力有一部分被钢梁扛住了,大大降低了纵向预应力的效率。
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        为了解决这个问题,聂建国院士发明了抗拔不抗剪的连接件。非常神奇,在负弯矩区的混凝板与钢梁采用这种连接件以后,板在纵向可以自由变形,从而降低混凝土板的拉应力和提高预应力效率,但连接件抗拔作用可以防止混凝土板与钢梁分离和掀起。
        该连接件的主体由螺杆和螺帽组成,材质和传统栓钉连接件相同,施工时,先将螺杆焊在钢梁翼缘上,然后在螺杆周围套上低弹模材料(例如:泡沫塑料、EVA泡棉、橡胶等),最后再拧上螺帽。具体样子见下图:
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这种连接件优势很明显:
5 Y- b1 E$ n( V+ B) a  G①混凝土板和钢梁之间纵向刚度很弱,几乎能自由滑动,可有效释放组合梁负弯矩区混凝土板中的拉应力;; I  H7 ^& R3 M9 I5 f8 i5 A6 D
②能有效降低活载效应、混凝土收缩徐变以及温度效应引起混凝土板中的拉应力,显著提高组合结构的使用性能、长期性能和耐久性能;
3 z5 W1 T9 [' j+ u③连接件取材方便,构造简单,施工方便,经济性好;. O3 y/ f2 K( h9 n5 s" @
④保留了传统栓钉连接件抗混凝土板掀起的功能,钢与混凝土界面在有限滑移的情况下始终紧密贴合,保证了结构整体性和界面耐久性。+ [9 }% m2 r& u/ [0 M5 _' m0 l

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北京市建筑设计研究院有限公司马凯 提出另外一个解决方案,直接取消连接件,将组合梁做成下面这个样子,来解决负弯矩区楼板抗裂问题。
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采用上图的组合梁有以下几个优点:
; I1 p5 x5 [' E/ D1) 组合框架梁中钢梁的上翼缘位于截面顶部,有效解决了支座区域的楼板开裂问题,保证楼板对钢梁有较大的刚度放大作用,可按等刚度梁评估组合框架梁的刚度放大系数;5 I2 g) T& f& Y3 z
2) 钢梁进入混凝土楼板内,不仅省去了混凝土楼板和钢梁之间的抗剪连接件,而且能更好地减小两者之间的滑移效应,使混凝土楼板与钢梁的变形更加协调,有效保证组合框架梁的抗弯刚度;
8 y- b0 ^: o, e2 I5 E3) 钢梁进入混凝土楼板内,有效减小了组合框架梁的截面高度,可以更好地满足建筑的净高要求。
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精彩评论倒序浏览

7454查看3评论

wl_0910 发表于 2017-6-5 08:28:31
拓展思路,值得一看
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shihonglei 发表于 2017-6-5 14:51:17
抗拔不抗剪的连接件有用过的吗?发张图大家讨论讨论
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nkdjgxyzy 发表于 2018-2-20 11:43:26
有没有相关的试验研究资料
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