钢-混凝土组合梁的等效截面

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发布时间：2021-09-12

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钢一混凝土组合梁的等效截面
杨超，李青宁，丰维方，刘庆梅
(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)
摘要：基于材料的弹塑性本构关系，提出了以保证截面抗弯刚度相等为原则的截面换算方法，将钢一混凝土组合
梁等效成工字型钢梁。采用结构计算软件ETABS研究等效后钢梁的静力特性，并与GB 50017—2003《钢结构设计
规范》给出的将截面上翼缘宽度按照材料模量比等效的截面换算方法进行了比较，发现在均布荷载和集中荷载作
用下，用本文提供的换算方法等效出的钢梁截面，较之钢结构规范，能够更为精确地模拟组合梁的真实静力特性。
因此，用这种方法等效后的组合梁截面，能够更为有效地用于组合框架和新型结构体系的研究分析。
关键词：钢一混凝土组合梁；强度理论；抗弯刚度；等效截面；挠度
中图分类号：TU375．1 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2012)01—037—03
Static properties comparison of steel·concrete composite
beams being equivalent as stifness
YANG Chao，LI Qingning，FENG Weifang，LIU Qingmei
(Civil Engineering College，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an 710055，China)
Abstract：This paper come up with the method of transforming sections essuring the flexural rigidity remain unchanged and transform
the steel—concrete composite beam into I-shaped steel beam．The principle is based on elastic-plastic constitutive relation of the
materials．Using the structure calculation program ETABS to study the static behavio~ of the equivalent steel beam ，and compare it with
the Steel Structure Design Codes recommend method that transform the top flan ge width according to the elastic modulus ratio．When
acted by the uniform and concentrated force，the steel section transform ed by the mathod introduce in this paper，compare with the other
one，imitate the static property exactly．For this reason，it call be more appropriate for analysis of composite fram e and new type of
structure system．
Key words：steel—concrete composite beam；strength theory；theory of elasticity；equivalent section；flexivity
U 刖吾
钢一混凝土组合梁是以钢结构与混凝土结构为
基础发展起来的新型结构形式，它通过混凝土板与
钢梁之间的可靠连接，形成整体共同工作，而组合梁
中的混凝土板则作为组合截面的上翼缘。这种结构
形式在力学性能和工程意义上，有着明显的优点：
1)增大了梁截面的有效面积，显著提高了梁的
承载能力；
2)增加了截面刚度，减小了组合梁的变形；
3)大幅度上升了中和轴的位置，使之接近于钢
梁的上翼缘，从而减小了上翼缘的应力值，因而可采
用较小的截面，节省了材料。
收稿日期：2010~7．14
作者简介：杨超(1985一)，男，辽宁营口人，硕士研究生，研究方向
为结构工程。
基金项目：陕西省重点学科建设专项资金资助项目(E01004)
E—mall：super_ younger@ 163．coin
进行结构设计时，需要进行结构整体分析，以求
得构件的荷载效应(内力、位移等)，通常采用杆件
模型进行计算。如何合理、正确地模拟构件的截面
特性和构件刚度，是获取真实荷载效应的关键。本
文作者基于材料本构关系，参考已有研究成果进行
截面换算，提出了一种采用工字型钢梁代替钢一混
凝土组合梁进行刚度等效的方法，可方便地用于结
构的整体分析。
1 理论依据
1．1 计算假定
研究表明，在型钢受拉翼缘的应变达到屈服应
变之前，截面的平均应变符合平截面假定。如果组
合梁中配置足够数量的剪切连接件，在达到极限荷
载之前，虽然也产生一些水平滑移，但还不至于破坏
组合梁的整体共同工作，这时截面的平均应变仍基
本符合平截面假定。
基于此，本文采用如下计算假定：
1)钢材与混凝土为理想的弹塑性体；