l、为什么要避免组合板发生纵向剪切粘结破坏?如何保证其纵向剪 切承载力? 答:组合板的纵向剪切粘结破坏主要是由于混凝土与压型钢板的交界面剪切 粘结强度不足,在组合板尚未达到极限弯矩之前,二者的交界面产生较大的粘结 滑移,使得混凝土与压型钢板失去组合作用。其破坏特征为,首先在靠近支座位 置处的混凝土出现裂缝,混凝土与压型钢板开始发生垂直分离,随即压型钢板与 混凝土丧失剪切粘结承载力,产生较大的纵向滑移。一般滑移出现在端部,其值 可达15~20m。由于产生很大的滑移,组合板变形呈非线性的增加。因为失去 和基本丧失组合作用,组合板的混凝土与压型钢板很快崩溃。因此,要避免组合 板发生纵向剪切粘结破坏 通过我国学者对对大量国产压型钢板组合板进行水平剪切粘结承载力的试 验研究,并经一次回归正交方差分析,得到组合板叠合面的纵向水平受剪承载力 的计算公式 VsV=do-aa+a,W,ho+at 式中Ⅴ——组合板的纵向剪力设计值,KNm V一一组合板的纵向剪切粘结承载力,KN/m; 及 剪切粘结系数,由试验确定, a1=78.142,a2=0098,a3=0.0036, 3=38625; a—一组合板的剪跨比,mm,a W.一一组合板的平均槽宽,mm ho-—组合板截面的有效高度,mm t—一压型钢板厚度,mm 如压型钢板采用进口带齿或闭合式板型时,组合板的纵向水平受剪承载力可 按美国教授提出的经验公式计算 2 组合板在达到弯矩极限状态时,最大纵向水平剪力为V=fA 因此为了保证在弯曲破坏前,组合板不发生纵向剪切粘结破坏,应有 f
1、为什么要避免组合板发生纵向剪切粘结破坏？如何保证其纵向剪 切承载力？ 答：组合板的纵向剪切粘结破坏主要是由于混凝土与压型钢板的交界面剪切 粘结强度不足，在组合板尚未达到极限弯矩之前，二者的交界面产生较大的粘结 滑移，使得混凝土与压型钢板失去组合作用。其破坏特征为，首先在靠近支座位 置处的混凝土出现裂缝，混凝土与压型钢板开始发生垂直分离，随即压型钢板与 混凝土丧失剪切粘结承载力，产生较大的纵向滑移。一般滑移出现在端部，其值 可达 15～20mm。由于产生很大的滑移，组合板变形呈非线性的增加。因为失去 和基本丧失组合作用，组合板的混凝土与压型钢板很快崩溃。因此，要避免组合 板发生纵向剪切粘结破坏。 通过我国学者对对大量国产压型钢板组合板进行水平剪切粘结承载力的试 验研究，并经一次回归正交方差分析，得到组合板叠合面的纵向水平受剪承载力 的计算公式： V W h t Vu =0 −1a + 2 r 0 + 3 式中 V——组合板的纵向剪力设计值， KN m ； Vu ——组合板的纵向剪切粘结承载力， KN m ; 0 、 1 、 2 及 3 — — 剪切粘结系数，由试验确定， 1 = 78.142, 2 = 0.098, 3 = 0.0036 , 3 = 38.625 ； a——组合板的剪跨比，mm， V M a = Wr ——组合板的平均槽宽，mm； 0 h ——组合板截面的有效高度,mm； t——压型钢板厚度，mm； 如压型钢板采用进口带齿或闭合式板型时，组合板的纵向水平受剪承载力可 按美国教授提出的经验公式计算 = + + 2 W l k f a m h s bh V l c 0 0 （ ） 组合板在达到弯矩极限状态时，最大纵向水平剪力为 l sAss V = f 因此为了保证在弯曲破坏前，组合板不发生纵向剪切粘结破坏，应有 sAss Vu f
2、何谓部分抗剪连接组合梁?它有什么特点?一般用于何种情况? 答:当组合梁剪跨内剪切连接件的数量n.小于完全剪切连接所需的连接件数量 n,时,该组合梁称为部分抗剪连接组合梁。 试验研究表明,随剪切连接件数量的减少,钢梁和混凝土板的共同工作能力 会不断降低,导致两者交界面产生过大的滑移,从而影响钢梁性能的充分发挥, 并使组合梁在极限承载力极限状态时的延性降低。 在承载力和变形许可的条件下,采用部分剪切连接可以减少连接件的数量, 降低造价并方便施工。 同时,当采用压型钢板组合板为翼缘的组合梁时,由于受板肋几何尺寸的限 制,连接架数量有限,有时也只能采用部分剪切连接的设计方法。 3、什么是型钢混凝土承载力计算的简单叠加法?其理论依据是什 么?试说明其计算步骤。 答:简单叠加法就是在一般叠加法的基础上,进行简化,不用多次试算,便可求 得型钢混凝土承载力的一种方法。适用于型钢和钢筋对称配置的型钢混凝土构件 的计算。 计算步骤 (1)先假定柱内型钢(或纵筋)的截面面积,按两种情况分别计算出钢筋混 凝土(或型钢)部分所分招的轴力和弯矩设计值 计算公式 第一种情况: 当N≤N≤N6,且M>M0时,型钢部分仅承受弯矩,钢筋混凝土部分的 轴力和弯矩设计值为 ME=M-M (2) 当N>N时,钢筋混凝土部分仅承受轴向压力,型钢部分的轴力和弯矩设 计值为 N=N-NcO (4)
2、何谓部分抗剪连接组合梁？它有什么特点？一般用于何种情况？ 答：当组合梁剪跨内剪切连接件的数量 r n 小于完全剪切连接所需的连接件数量 f n 时，该组合梁称为部分抗剪连接组合梁。 试验研究表明，随剪切连接件数量的减少，钢梁和混凝土板的共同工作能力 会不断降低，导致两者交界面产生过大的滑移，从而影响钢梁性能的充分发挥， 并使组合梁在极限承载力极限状态时的延性降低。 在承载力和变形许可的条件下，采用部分剪切连接可以减少连接件的数量， 降低造价并方便施工。 同时，当采用压型钢板组合板为翼缘的组合梁时，由于受板肋几何尺寸的限 制，连接架数量有限，有时也只能采用部分剪切连接的设计方法。 3、什么是型钢混凝土承载力计算的简单叠加法？其理论依据是什 么？试说明其计算步骤。 答：简单叠加法就是在一般叠加法的基础上，进行简化，不用多次试算，便可求 得型钢混凝土承载力的一种方法。适用于型钢和钢筋对称配置的型钢混凝土构件 的计算。 计算步骤 （1）先假定柱内型钢(或纵筋)的截面面积，按两种情况分别计算出钢筋混 凝土(或型钢)部分所分招的轴力和弯矩设计值。 计算公式 第一种情况： 当 rc c rc Nt0 N N 0 ，旦 a M M y0 时，型钢部分仅承受弯矩，钢筋混凝土部分的 轴力和弯矩设计值为 N N rc c = （1） a y rc Mc = M − M 0 （2） 当 rc N Nc0 时，钢筋混凝土部分仅承受轴向压力，型钢部分的轴力和弯矩设 计值为 rc c a Nc = N − N 0 （3） M M a c = （4）
当NM如时,钢筋混凝土部分仅承受弯矩,型钢部分的轴 力和弯矩设计值为 Ma=M-M如 (7) 当N>Na时,型钢部分仅承受轴向压力,钢筋混凝土部分的轴力和弯短设 计值为 (8) 当N<Na时,型钢部分仅承受轴向拉力,钢筋混凝土部分的轴力采用式(10) 计算,弯矩采用式(9)计算 NC=N-NO (10) 式中Na、N一型钢部分的轴心受压和轴心受拉承载力 M一型钢部分纯弯时的承载力 M、N一型钢部分承受的轴力和弯矩设计值 N、N一钢筋混凝土部分的轴心受压和轴心受拉承载力 Mm一钢筋混凝土部分纯弯承载力, M、Na一钢筋混凝土部分承受的轴力和弯矩设计值。 (2)按两种情况分别进行钢筋混凝土(或型钢)部分的截面设计和承载力计算 取所得截面面积的较小值作为设计结果 柱中型钢的轴力和弯曲承载力分别按下式计算 型钢截面的轴心受压承载力 Nco=f (11) 型钢截面的轴心受拉承载力:
当 rc N Nt0 时，钢筋很凝土部分仅承受轴向拉力，型钢部分的轴力采用式（5） 计算，弯矩采用式(4)计算 rc r a Nc = N − N 0 （5） 第二种情况： 当 a c a Nt0 N N 0 且 rc M M u0 时，钢筋混凝土部分仅承受弯矩，型钢部分的轴 力和弯矩设计值为 N N a c = （6） rc u a M c = M − M 0 （7） 当 a N Nc0 时，型钢部分仅承受轴向压力，钢筋混凝土部分的轴力和弯短设 计值为 a c rc Nc = N − N 0 （8） M M rc c = （9） 当 a N Nc0 时，型钢部分仅承受轴向拉力，钢筋混凝土部分的轴力采用式(10) 计算，弯矩采用式(9)计算： a t rc Nc = N − N 0 （10） 式中 a Nc0 、 a Nt 0 —型钢部分的轴心受压和轴心受拉承载力； a M y0 一型钢部分纯弯时的承载力； a M c 、 rc Nc —型钢部分承受的轴力和弯矩设计值； rc Nc0 、 rc Nr 0 —钢筋混凝土部分的轴心受压和轴心受拉承载力 rc M u0 —钢筋混凝土部分纯弯承载力， rc M c 、 rc Nc —钢筋混凝土部分承受的轴力和弯矩设计值。 (2) 按两种情况分别进行钢筋混凝土(或型钢)部分的截面设计和承载力计算， 取所得截面面积的较小值作为设计结果。 柱中型钢的轴力和弯曲承载力分别按下式计算： 型钢截面的轴心受压承载力： a a a Nc0 = f A （11） 型钢截面的轴心受拉承载力：
No=-faA (12) 型钢截面轴心受纯弯承载力: Mo=y,f,w (13) 柱中型钢压弯承载力计算: 当Na为压力时,型钢部分承载力应满足 f Yaw 当Na为拉力时,型钢部分承载力应满足 M (15) 柱中钢筋棍凝土部分承载力计算: 轴心受压承载力 N6=f。4+f(A4+A) (16) 轴心受拉承载力 N=-f(A,+A) (17) 4、圆钢管混凝土与方钢管混凝土结构相比,二者在力学性能上有什 么异同点? 圆钢管混凝土与方钢管混凝土结构作为钢管混凝土结构,其特点表现为: (1)承载力髙。在钢管混凝土结构中,保证了薄壁钢管的局部稳定性,不 至于发生局部屈曲,而混凝土受到钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三 向受压,使混凝土的抗压强度提高几倍。 (2)塑性性能好。在钢管混凝土中,混凝土受到钢管约束,混泥土处于三 向受压状态,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且破坏时产生较大的塑性变形 试验证明,钢管混泥土受压构件属于塑性破坏 (3)抗震性能优越。钢管混凝土自重轻,可以减少地震作用,特别是由于 钢管的存在增加了结构延性,从而提高了构件及结构的抗震性能。 (4)比钢结构抗火性能优越 (5)由利于采用高强混凝土。由于髙强混凝土延性差、脆性大,将髙强混 凝土充填到钢管内,可以改善其延性差、脆性大的缺点,进一步发挥髙强混凝土
a a a Nt0 = − f A （12） 型钢截面轴心受纯弯承载力： a a a a M y0 = f W （13） 柱中型钢压弯承载力计算： 当 a Nc 为压力时，型钢部分承载力应满足 a a a a c a a c f W M A N + （14） 当 a Nc 为拉力时，型钢部分承载力应满足 a a a a c a a c f W M A N − − （15） 柱中钢筋棍凝土部分承载力计算： 轴心受压承载力 ( ) ' ' 0 c c sy s s rc Nc = f A + f A + A （16） 轴心受拉承载力 ( ) ' ' 0 sy s s rc Nt = − f A + A （17） 4、圆钢管混凝土与方钢管混凝土结构相比，二者在力学性能上有什 么异同点？ 圆钢管混凝土与方钢管混凝土结构作为钢管混凝土结构，其特点表现为： （1）承载力高。在钢管混凝土结构中，保证了薄壁钢管的局部稳定性，不 至于发生局部屈曲，而混凝土受到钢管约束，改变了受力性能，变单向受压为三 向受压，使混凝土的抗压强度提高几倍。 （2）塑性性能好。在钢管混凝土中，混凝土受到钢管约束，混泥土处于三 向受压状态，不仅改善了使用阶段的弹性性质，而且破坏时产生较大的塑性变形， 试验证明，钢管混泥土受压构件属于塑性破坏。 （3）抗震性能优越。钢管混凝土自重轻，可以减少地震作用，特别是由于 钢管的存在增加了结构延性，从而提高了构件及结构的抗震性能。 （4）比钢结构抗火性能优越。 （5）由利于采用高强混凝土。由于高强混凝土延性差、脆性大，将高强混 凝土充填到钢管内，可以改善其延性差、脆性大的缺点，进一步发挥高强混凝土
性能 方钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱相比,方钢管混凝土柱的套箍作用显然弱 的多,提高承载力的幅度相对比较小,同时在压力及弯矩作用下,管壁发生局部 屈曲的可能性比圆钢管要大。 5、试说明混合结构的主要受力特点及其发展趋势。 答:混合结构的特点就是将由不同材料组成的多种结构和构件以适当的方式集合 为一个复杂但连续的统一整体,共同抵抗外部和在作用 钢结构和混凝土结构共同组成新的混合结构,利用利用混凝土墙提供刚度和 水平承载力,利用钢构件承担竖向荷载,可充分发挥两种结构各自的优点。 (1)混凝土墙板-钢框架结构体系 这种混合结构的钢框架时主要的竖向承重构件,现浇的钢筋混凝土墙体由于 具有很大的水平截面和侧移刚度,因而是主要的水平抗侧力构件,在水平荷载作 用的初期,由它承担大部分的水平剪力和抗倾覆力矩。当墙体开裂后,钢框架不 仅分担少部分水平荷载,而且由于变形协调的结果,使得结构顶部数层的钢框架 承受的水平剪力增大,体现了框架和墙体之间的协同工作作用,这也是造成了顶 部数层钢框架梁柱的截面面积增大。 (2)混凝土核心筒-钢框架结构 核心筒在各个方向都具有较大的侧移刚度,在结构体系中成为主要的抗侧力 构件,承受地震作用和风荷载产生的大部分水平力。核心筒外围的钢框架主要承 受竖向荷载,并分担按刚度比分配到的小部分水平荷载。若钢框架的梁和柱采用 铰接形式,则钢框架仅承受竖向荷载,水平荷载则全部由钢筋混凝土核心筒承受。 (3)混凝土框筒-钢框架结构 混凝土框筒-钢框架结构是由外围的钢筋混凝土框筒和内圈钢框架组成的混 合结构。外框筒承担全部的水平荷载,内部钢框架仅承受竖向荷载 (4)混凝土墙-钢框架结构 沿房屋的横向和纵向分别设置一定数量的钢筋混凝土抗震墙,使其成为结构 的一部分,它可以承担大部分的楼层地震剪力,这样外围的钢框筒主要是承担地 震引起的倾覆力矩,而且它承受的水平地震剪力也降低到一个较低的水平。 钢与混凝混合结构最早于1972年用于美国的 Gateway III building。我国 直至20世纪80年代中期才开始将钢-混凝土混合结构用于高层建筑,但发展速 度很快,目前已建和在建的高层建筑中,有一半以上采用的是钢混凝土混合结 构体系,由此可见,钢-混凝土混合结构在高层建筑中具有很广阔的应用前景
性能。 方钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱相比，方钢管混凝土柱的套箍作用显然弱 的多，提高承载力的幅度相对比较小，同时在压力及弯矩作用下，管壁发生局部 屈曲的可能性比圆钢管要大。 5、试说明混合结构的主要受力特点及其发展趋势。 答：混合结构的特点就是将由不同材料组成的多种结构和构件以适当的方式集合 为一个复杂但连续的统一整体，共同抵抗外部和在作用。 钢结构和混凝土结构共同组成新的混合结构，利用利用混凝土墙提供刚度和 水平承载力，利用钢构件承担竖向荷载，可充分发挥两种结构各自的优点。 （1）混凝土墙板-钢框架结构体系 这种混合结构的钢框架时主要的竖向承重构件，现浇的钢筋混凝土墙体由于 具有很大的水平截面和侧移刚度，因而是主要的水平抗侧力构件，在水平荷载作 用的初期，由它承担大部分的水平剪力和抗倾覆力矩。当墙体开裂后，钢框架不 仅分担少部分水平荷载，而且由于变形协调的结果，使得结构顶部数层的钢框架 承受的水平剪力增大，体现了框架和墙体之间的协同工作作用，这也是造成了顶 部数层钢框架梁柱的截面面积增大。 （2）混凝土核心筒-钢框架结构 核心筒在各个方向都具有较大的侧移刚度，在结构体系中成为主要的抗侧力 构件，承受地震作用和风荷载产生的大部分水平力。核心筒外围的钢框架主要承 受竖向荷载，并分担按刚度比分配到的小部分水平荷载。若钢框架的梁和柱采用 铰接形式，则钢框架仅承受竖向荷载，水平荷载则全部由钢筋混凝土核心筒承受。 （3）混凝土框筒-钢框架结构 混凝土框筒-钢框架结构是由外围的钢筋混凝土框筒和内圈钢框架组成的混 合结构。外框筒承担全部的水平荷载，内部钢框架仅承受竖向荷载。 （4）混凝土墙-钢框架结构 沿房屋的横向和纵向分别设置一定数量的钢筋混凝土抗震墙，使其成为结构 的一部分，它可以承担大部分的楼层地震剪力，这样外围的钢框筒主要是承担地 震引起的倾覆力矩，而且它承受的水平地震剪力也降低到一个较低的水平。 钢与混凝混合结构最早于 1972 年用于美国的 Gateway Ⅲ Building。我国 直至 20 世纪 80 年代中期才开始将钢-混凝土混合结构用于高层建筑，但发展速 度很快，目前已建和在建的高层建筑中，有一半以上采用的是钢-混凝土混合结 构体系，由此可见，钢-混凝土混合结构在高层建筑中具有很广阔的应用前景
