鋼-混凝土組合梁特性和應(yīng)用

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1、鋼-混凝土組合梁特性和應(yīng)用　　摘要：對鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)的特性及國內(nèi)外的研究與發(fā)展進行了介紹，并簡述了其在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用，最后提出了需要進一步研究的問題。關(guān)鍵詞：鋼-混凝土組合梁；特性；研究與發(fā)展；應(yīng)用中圖分類號：TU37文獻標識碼：A1鋼-混凝土組合梁的特性鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)近年來在我國發(fā)展迅速，應(yīng)用在很多的工程領(lǐng)域當中。它是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)形式，其肋板采用鋼梁，翼緣板采用混凝土板，并用抗剪連接件進行連接，使兩者之間整體受力。同傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以減輕自重，減小

2、地震力作用，減小截面尺寸，降低造價，縮短施工周期等；同傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)相比，可以減少用鋼量，增大剛度，增加整體穩(wěn)定性，增強結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性等。因此，這種結(jié)構(gòu)形式具有很高的技術(shù)經(jīng)濟效益，得到了廣泛的應(yīng)用。2鋼-混凝土組合梁在國內(nèi)外的研究與發(fā)展2.1鋼-混凝土組合梁在國外的研究與發(fā)展5國外對鋼-混凝土組合梁的研究始于20世紀20年代，加拿大Dominion橋梁公司的Machay等人進行了2根外包混凝土鋼梁的試驗研究[1]；同時，美國的工程人員也做了相關(guān)的研究，將工字型鋼翼緣的兩邊剪齒成條狀，或?qū)摿荷弦砭壉砻骅彽冒纪共?/p>

3、平，以增加兩者的粘結(jié)力。20世紀30年代末，英、法、德、瑞典等國家也對此結(jié)構(gòu)形式進行了試驗研究，并嘗試用機械剪力連接件。隨后，這些國家都逐步制定了相關(guān)的規(guī)范和規(guī)程，組合梁的設(shè)計理論也得到了逐步完善，由彈性理論分析逐漸轉(zhuǎn)入彈塑性理論分析階段。2.2鋼-混凝土組合梁在國內(nèi)的研究與發(fā)展鋼-混凝土組合梁在我國的研究起步較晚，從20世紀50年代開始在交通、電力、冶金等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用，但都未考慮組合效應(yīng)而僅僅把它作為強度儲備或為了施工方便而已。1978年以來，原鄭州工學(xué)院、原哈爾濱建筑工程學(xué)院、清華大學(xué)、山西省電力勘測設(shè)計院

4、以及華北電力勘察設(shè)計院等單位對鋼-混凝土組合梁進行了研究和應(yīng)用[2]。1983年開始，鄭州工學(xué)院進行了槽鋼剪力連接件的試驗研究，證明截面變形近似符合平截面假定；并從1983年開始進行了更為系統(tǒng)的試驗研究，得到了槽鋼剪力連接件的破壞形態(tài)、極限承載力公式和極限承載力上限值等[3]。5從80年代后期開始，原鄭州工學(xué)院、山西省電力勘測設(shè)計院和清華大學(xué)等開始對鋼-混凝土疊合板組合梁進行了研究。此種組合梁是將預(yù)制鋼筋混凝土板支撐在焊有栓釘?shù)匿摿荷希F(xiàn)澆層的鋼筋鋪設(shè)好后進行混凝土澆灌，當現(xiàn)澆混凝土達到一定強度時，栓釘連接件使槽

5、口混凝土、現(xiàn)澆層及預(yù)制板與鋼梁共同受力，形成鋼-混凝土疊合板組合梁。此技術(shù)應(yīng)用于1988年建設(shè)的太原第一熱電廠五期工程，此工程由山西省電力勘測設(shè)計院進行設(shè)計。該工程主廠房的集控樓樓板部分就采用了這種結(jié)構(gòu)形式，由于此種組合梁應(yīng)用沒有先例，所以在設(shè)計之前，山西省電力勘測設(shè)計院和鄭州工學(xué)院合作對疊合板組合梁進行了試驗研究，為設(shè)計提供了有力的依據(jù)。雖然設(shè)計仍偏保守，但是與現(xiàn)澆組合樓層相比，縮短了工期的1/3，并且節(jié)省了支模，節(jié)約造價約18%。與壓型鋼板組合樓層相比，節(jié)省鋼材30%，降低造價76%。更重要的是節(jié)約工期提前發(fā)電

6、，為業(yè)主創(chuàng)造了經(jīng)濟效益約700萬元。.3鋼-混凝土組合梁在火電廠中的應(yīng)用目前的火力發(fā)電廠設(shè)計中，鋼-混凝土組合梁被廣泛的應(yīng)用在主廠房的加熱器平臺和BC列樓板中。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，工藝專業(yè)需要埋設(shè)的埋件非常多，主要用于支吊架的焊接，無論是在樓板板頂、板底還是梁底、梁側(cè)，都需埋5置大量的埋件，這樣就增加了設(shè)計和施工的難度。因此，若能有效減少埋件的設(shè)置，對土建專業(yè)來說是非常重要的。鋼-混凝土組合梁這種結(jié)構(gòu)形式最大的優(yōu)勢就是能有效的減少梁底、梁側(cè)埋件的布置，在鋼梁底或梁側(cè)直接焊接工藝的支吊架，大大減少了土建的設(shè)

7、計和施工程序。同時，相對于單純的混凝土梁板結(jié)構(gòu)又能減少一部分支模，節(jié)約了工期，為施工帶來了便利。火力發(fā)電廠中常見的鋼-混凝土組合梁形式主要有三種：現(xiàn)澆混凝土板組合樓層，壓型鋼板組合樓層，鋼-混凝土疊合板組合樓層，其具體行式如下圖所示：圖1現(xiàn)澆混凝土板組合樓層圖2壓型鋼板組合樓層圖3鋼-混凝土疊合板組合樓層4鋼-混凝土組合梁需要進一步研究的問題從相關(guān)文獻中可以看出，鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)也存在一些需要進一步研究和解決的問題。第一，現(xiàn)有的研究成果對其滑移的影響考慮不完善；第二，在偏心荷載作用下，截面將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。現(xiàn)有理

8、論對鋼-混凝土組合梁的扭轉(zhuǎn)剛度的計算還沒有明確的結(jié)論，急需建立合理的扭轉(zhuǎn)剛度簡化計算公式；第三，鋼-混凝土組合梁在動力荷載作用下的疲勞性能研究理論也不成熟[4][5]。5結(jié)語鋼-混凝土組合梁具有自重輕、承載力高、剛度大、節(jié)省支模量、施工速度快和綜合效益好等優(yōu)點，越來越受到設(shè)計及施工方的青睞。隨著其理論研究的不斷深入和施工工藝的不斷發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)形式會得到更加