钢结构设计规范 GB50017-2003

11.1.1 本章规定一般用于不直接承受动力荷载由混凝土翼板与钢梁通过抗剪连接件组成的组合梁。
组合梁的翼板可用现浇混凝土板，亦可用混凝土叠合板或压型钢板混凝土组合板，其中混凝土板应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定进行设计。
11.1.2 混凝土翼板的有效宽度b_e(图11.1.2)应按下式计算：

式中 b₀——板托顶部的宽度；当板托倾角a＜45°时，应按a＝45°计算板托顶部的宽度；当无板托时，则取钢粱上翼缘的宽度；
b₁、b₂——梁外侧和内侧的翼板计算宽度，各取梁跨度，l的1/6和翼板厚度h_c1的6倍中的较小值。此外，b₁尚不应超过翼板实际外伸宽度s₁；b₂不应超过相邻钢梁上翼缘或板托间净距s₀的1/2。当为中间梁时，公式(11.1.2)中的b₁等于b₂。

图11.1.2 混凝土翼板的计算宽度

图11.1.2中，h_c1为混凝土翼板的厚度，当采用压型钢板混凝土组合板时，翼板厚度h_c1等于组合板的总厚度减去压型钢板的肋高，但在计算混凝土翼板的有效宽度时，压型钢板混凝土组合板的翼板厚度h_c1可取有肋处板的总厚度；h_c2为板托高度，当无板托时，h_c2＝0。
11.1.3 组合梁（含部分抗剪连接组合梁和钢梁与组合板构成的组合梁）的挠度应按弹性方法进行计算，并应按本规范第11.4.2条的规定考虑混凝土翼板和钢梁之间的滑移效应对组合梁的抗弯刚度进行折减。
对于连续组合梁，在距中间支座两侧各0.15l（l为梁的跨度）范围内，不计受拉区混凝土对刚度的影响，但应计入翼板有效宽度b_e范围内配置的纵向钢筋的作用，其余区段仍取折减刚度，除按此验算其挠度外，尚应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定验算负弯矩区段混凝土最大裂缝宽度ω_max。
在组合梁的强度、挠度和裂缝计算中，可不考虑板托截面。
组合梁尚应按有关规定进行混凝土翼板的纵向抗剪验算。
11.1.4 组合梁施工时，若钢梁下无临时支承，则混凝土硬结前的材料重量和施工荷载应由钢梁承受，钢梁应按本规范第3章和第4章规定计算其强度、稳定性和变形。施工完成后的使用阶段，组合梁承受的续加荷载产生的变形应与施工阶段钢梁的变形相叠加。
11.1.5 在强度和变形满足的条件下，组合梁交界面上抗剪连接件的纵向水平抗剪能力不能保证最大正弯矩截面上抗弯承载力充分发挥时，可以按照部分抗剪连接进行设计。用压型钢板做混凝土底模的组合梁，亦宜按照部分抗剪连接组合梁设计。部分抗剪连接限用于跨度不超过20m的等截面组合梁。
11.1.6 按本章规定考虑全截面塑性发展进行组合梁的强度计算时，钢梁钢材的强度设计值 f 应按本规范第3.4.1和3.4.2条的规定采用，当组成板件的厚度不同时，可统一取用较厚板件的强度设计值。组合梁负弯矩区段所配负弯矩钢筋的强度设计值按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定采用。连续组合梁采用弹性分析计算内力时，考虑塑性发展的内力调幅系数不宜超过15％。
组合梁中钢梁的受压区，其板件的宽厚比应满足本规范第9章第9.1.4条的要求。
 

条文说明

11.1 一般规定
11.1.1 考虑目前国内对组合梁在动力荷载作用下的试验资料有限，本章的条文是针对不直接承受动力荷载的一般简支组合梁及连续组合梁而确定的。其承载能力可采用塑性分析方法进行计算。对于直接承受动力荷载或钢梁中受压板件的宽厚比不符合塑性设计要求的组合梁，则应采用弹性分析法计算。对于处于高温或露天条件的组合梁，除应满足本章的规定外，尚应符合有关专门规范的要求。
组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板或混凝土叠合板，或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板和现浇混凝土层组成，按《混凝土结构设计规范》GB 50010进行设计，在混凝土预制板表面采取拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土层形成整体。
11.1.2 组合梁混凝土翼板可以带板托，也可以不带板托。一般而言，不带板托的组合梁施工方便，带板托的组合梁材料较省，但板托构造复杂。
组合梁混凝土翼板的有效宽度，系按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用的。但规范公式(11.1.2)中的b₂值，世界各国(地区)的规范取值不一致。如美国AISC b₂≤0.1l(一侧有翼板)；英国水泥及混凝土协会b₂≤0.1l_e—0.5b₀(集中荷载作用)；日本AIJ b₂＝0.2l(简支组合梁)；即b₂取值与梁跨度间的关系相差较大。同时与板厚有关与否也不尽统一。
在计算混凝土翼板有效宽度时关于板厚的取值问题，原规范的规定是针对现浇混凝土而言的。对预制混凝土叠合板，当按《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定采取相应的构造措施后，可取为预制板加现浇层的厚度；对压型钢板混凝土组合板，若用薄弱截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，可采用有肋处板的总厚度。
严格说来，楼盖边部无翼板时，其内侧的b₂应小于中部两侧有翼板的b₂，集中荷载作用时的b₂值应小于均布荷载作用时的b₂值，连续梁的b₂值应小于简支梁的该值。
11.1.3 组合梁的变形计算可按弹性理论进行，原因是在荷载的标准组合作用下产生的截面弯矩小于组合梁在弹性阶段的极限弯矩，即此时的组合梁在正常使用阶段仍处于弹性工作状态。其具体计算方法是假定钢和混凝土都是理想的弹塑性体，而将混凝土翼板的有效截面除以钢与混凝土弹性模量的比值α_E(当考虑混凝土在荷载长期作用下的徐变影响时，此比值应为2α_E)换算为钢截面(为使混凝土翼板的形心位置不变，将翼板的有效宽度除以α_E或2α_E即可)，再求出整个梁截面的换算截面刚度EI_eq来计算组合梁的挠度。分析还表明，由混凝土翼板与钢梁间相对滑移引起的附加挠度在10％～15％以下，国内的一些试验结果约为9％，原规范认为可以忽略不计。但近来国内外的试验研究表明，采用栓钉等柔性连接件(特别是部分抗剪连接件时)该滑移效应对挠度的影响不能忽视，否则将偏于不安全。因此，这次修订时就规定要对换算截面刚度进行折减。
对连续组合梁，因负弯矩区混凝土翼板开裂后退出工作，所以实际上是变截面梁。故欧洲规范ECCS规定：在中间支座两侧各0.15l(l为一个跨间的跨度)的范围内确定梁的截面刚度时，不考虑混凝土翼板而只计入在翼板有效宽度b_e范围内负弯矩钢筋截面对截面刚度的影响，在其余区段不应取组合梁的换算截面刚度而应取其折减刚度，按变截面梁来计算其变形，计算值与试验结果吻合良好。连续组合梁除需验算变形外，还应验算负弯矩区混凝土翼板的裂缝宽度。因为负弯矩区混凝土翼板的工作性能很接近钢筋混凝土轴心受拉构件，因此可根据《混凝土结构设计规范》GB 50010按轴心受拉构件来验算混凝土翼板最大裂缝宽度w_max，其值不得大于《混凝土结构设计规范》GB 50010所规定的限值。在验算混凝土裂缝时，可仅按荷载的标准组合进行计算，因为在荷载标准组合下计算裂缝的公式中已考虑了荷载长期作用的影响。
因为板托对组合梁的强度、变形和裂缝宽度的影响很小，故可不考虑其作用。
11.1.4 组合梁的受力状态与施工条件有关。对于施工时钢梁下无临时支承的组合梁，应分两个阶段进行计算：
第一阶段在混凝土翼板强度达到75％以前，组合梁的自重以及作用在其上的全部施工荷载由钢梁单独承受，此时按一般钢梁计算其强度、挠度和稳定性，但按弹性计算的钢梁强度和梁的挠度均应留有余地。梁的跨中挠度除满足本规范附录A的要求外，尚不应超过25mm，以防止梁下凹段增加混凝土的用量和自重。
第二阶段当混凝土翼板的强度达到75％以后所增加的荷载全部由组合梁承受。在验算组合梁的挠度以及按弹性分析方法计算组合梁的强度时，应将第一阶段和第二阶段计算所得的挠度或应力相叠加。在第二阶段计算中，可不考虑钢梁的整体稳定性。而组合梁按塑性分析法计算强度时，则不必考虑应力叠加，可不分阶段按照组合梁一次承受全部荷载进行计算。
如果施工阶段梁下设有临时支承，则应按实际支承情况验算钢梁的强度、稳定及变形，并且在计算使用阶段组合梁承受的续加荷载产生的变形时，应把临时支承点的反力反向作为续加荷载。如果组合梁的设计是变形控制时，可考虑将钢梁起拱等措施。不论是弹性分析或塑性分析有无临时支承对组合梁的极限抗弯承载力均无影响，故在计算极限抗弯承载力时，可以不分施工阶段，按组合梁一次承受全部荷载进行计算。
11.1.5 部分抗剪连接组合梁是指配置的抗剪连接件数量少于完全抗剪连接所需要的抗剪连接件数量，如压型钢板混凝土组合梁等，此时应按照部分抗剪连接计算其抗弯承载力。国内外研究成果表明，在承载力和变形都能满足要求时，采用部分抗剪连接组合梁是可行的。由于梁的跨度愈大对连接件柔性性能要求愈高，所以用这种方法设计的组合梁其跨度不宜超过20m。
11.1.6 组合梁按截面进入全塑性计算抗弯强度时，GBJ 17-88根据原第九章“塑性设计”的规定，将钢梁材料的强度设计值f乘以折减系数0.9。本规范已取消此规定，故本章规定“钢梁钢材的强度设计值f应按本规范第3.4.1条和3.4.2条的规定采用”，即不乘折减系数0.9。
尽管连续组合梁负弯矩区是混凝土受拉而钢梁受压，但组合梁具有较好的内力重分布性能，故仍然具有较好的经济效益。负弯矩区可以利用负钢筋和钢梁共同抵抗弯矩，通过弯矩调幅后可使连续组合梁的结构高度进一步减小。试验证明，弯矩调幅系数取15％是可行的。