钢-混凝土组合梁是通过抗剪连接件将混凝土翼板与钢梁连接起来共同工作的横向承重结构构件。抗剪连接件起到了抵抗界面掀起和相对滑移的作用,确保了混凝土板与钢梁能够共同工作,栓钉是目前使用较多的一种抗剪连接件。组合梁在荷载作用下能够充分发挥钢材和混凝土的材料特性,工程实践表明,组合梁在满足结构功能要求的同时还具有较好的技术经济优势。概括起来,钢-混凝土组合梁具有以下特点:
①节省钢材。组合梁截面受力较为合理,混凝土代替了部分钢梁的作用,大幅减少了钢材用量,可以降低工程造价,工程实践表明,组合梁设计方案的用钢量比钢结构节省了20%~40%。
②刚度大、延性好。混凝土与钢梁在组合作用下共同工作,整体性好,截面的竖向和侧向刚度都有所提高,挠度明显减小;组合梁有很好的耗能效果,表现了良好的抗震性能。
③减小截面高度,增加楼层净高。同等截面下组合梁的惯性矩比钢梁要大很多,起到了减小梁高、增加楼层净高的作用,可以使房屋总高度降低,从而降低了工程造价。
④稳定性好、跨度大。混凝土板的存在使组合梁的上翼缘有很大的侧向刚度,同时截面相对较小,使组合梁具有很好的整体稳定性和局部稳定;一般情况下,钢-混凝土简支组合梁的高跨比可以达到1/16~1/20,连续组合梁的高跨比则可以达到1/25~1/35。(www.xing528.com)
⑤有较高自振频率。工程实践表明,对于一些承受低频竖向振动的大跨度结构,如大跨度人行天桥,当采用钢结构设计时,很容易发生共振,大大影响了天桥的正常使用和舒适程度;如果采用组合梁设计方案,可以在不增加截面高度和用钢量的情况下提高自振频率,大幅降低振动。
⑥施工中的优势。对于使用了压型钢板的组合梁,施工中可以节省模板和支模工具,应用于市区桥梁施工时,可以减少对桥下交通的影响;在组合梁的钢梁上可以较为方便地固定和焊接各种管线装置,省去了大量的预埋件;组合梁可以用于房屋建筑的加固与改建,可以改善施工条件,提高施工速度。
⑦组合梁的抗剪连接件在焊接时需要使用专门的大功率焊接设备,而焊接好的抗剪连接件会给钢梁的吊装带来一定的困难;组合梁耐火性能较差,需要考虑防火和防腐蚀等措施。
综上所述,组合梁的大部分特点都展现了其经济技术优势,组合梁在实际工程中的应用将越来越广泛。
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