腹板开洞的钢与混凝土组合梁承载力计算方法综述和探讨.pdf

腹板开洞的钢与混凝土组合梁 承载力计算方法综述和探讨 白永生 蒋永生 梁书亭 陈 林 (东南大学 土木工程学院 南京 210096) 摘 要：介绍了三种钢与混凝土组合梁腹板开洞处承载力的计算方法，讨论了其存在的不足，提出了修 正的方法。并通过一悬臂开洞组合梁的试验资料对修正方法进行验证，证明其是可行的。同时，简要说明了 腹板开洞组合梁设计中的其他需要注意的问题 ， 关键词：钢与混凝土组合梁 腹板开洞 承载力计算 EXPLoRAT【0N AND SI 讧ARIZAT10N 0F MrETH0D 0F C0M PUTING BEARING CAPACITY oF STEEL-CoNCRETE CoM PoSITE BEAM S、)Il门TH wEB oPENⅡ G Bai Yongsheng Jiang Yongsheng Liang Shutng Chen Lin (Colege of Civil Engineering，Southeast University Nanjing 210096) Abstract：Three ways to calculate beating capacities of steel-composite beams are introduced，and then the shortcomings of them flle pointed out．After that modifed ways are provided and they are verified by test data，which is executed on a cantilever composite beam s with web opening．It is evident that the modifed ways are feasible．In the end other aspects of designing the composite beam s with web opening are specifed in a simple way． Keywords：composite beam s of steel-concrete web openings calculation of bearing capacity 在钢梁腹板上开洞(圆形、矩形、蜂窝形等洞口)的钢与 混凝土组合梁，可减少管道对建筑空间的占用，降低工程成 本，因此在国内外 的高层及大跨度建筑结构 中得到大量应 M一 用。笔者对这种组合梁进行过深入的研究，介绍了其洞口承 载力的计算方法，同时对其中存在的不足进行了修正。 1 承载力计算方法 钢梁腹板洞口的组合梁，承载力计算与未开洞梁有很大 的不同。一般组合梁在弯矩或剪力最大处发生破坏，而开洞 组合梁的破坏不仅可能发生在这些地方，而且可能发生在洞 口处。因此，在洞口较大时，开洞组合梁的承载力明显下降。 所以，对于开洞组合梁，除了按照一般组合梁验算最大弯矩 以及剪力处的承载力外 ，还需要验算洞口处的承载力。 洞口的形状不同，其承载力计算方法也有所差别。对于 开圆形洞口的组合梁，研究表明，可以将其等效为矩形进行 计算，故此处介绍洞口处承载力的计算方法是针对矩形开洞 组合梁的。蜂窝形组合梁与之相比，洞口多且间距较小，承 载力计算较为复杂，具体可参阅文献[1]。 1．1 SCI／CIRIA的方法【 ’ 该方法以空腹桁架理论为基础，其洞 口周围的受力如图 1所示，需计算以下承载力。 1)受剪承载力 截面上的剪力由钢筋混凝土板及钢梁腹板开洞以后剩 68 Industrial Construction Vo1．34，No．6，2004 I一压型钢板；2一上 T形 ；3一 F T形 图 I 洞口周围的受力及采用钢筋混凝土板和 压型钢板的截面示意 余部分来承担，即： V ： V．u+ (I) 式中， 为钢梁部分提供的承载力， ： A一 为钢 材的设计强度；7。为考虑局部稳定的强度折减系数(大于等 于 I．0)；A。，为钢梁的有效受剪面积。钢筋混凝土板提供的受 剪承载力取以下两式的较小值： ：o．2 Ic，6 h 或 = 第一作者：白永生 男 1977年 9月出生 硕士 收稿 13期：2003—12—08 工业建筑 2004年第34卷第6期 维普资讯 0．30N ，f 为圆柱体的轴心抗压强度，Ⅳ 为单个抗剪连接件 的设计承载力，其他符号见图1所示。 2)洞口处的主弯曲承载力 主弯曲承载力是与按照结构力学方法计算的洞口处主 弯矩 相对应的，该弯矩将在上下 T形及钢筋混凝土板中 产生轴向力。分别计算出三种截面各自的轴向承载力，再乘 以力臂，就得到主弯曲承载力 肼 ，即： M ：