H型鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁連接設計研究

王海　陳麗英

摘要：鋼結構主次梁一般采用高強螺栓進行鉸接，在連接節(jié)點的設計中除應計算承受次梁產(chǎn)生的剪力，還需對連接節(jié)點的偏心彎矩予以設計考量；現(xiàn)行《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）中關于鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁的連接設計無相關的明確要求。在實際設計中，H型鋼一混凝土組合樓蓋的主次梁連接設計時對于連接偏心所產(chǎn)生的附加彎矩是否加以考慮均由設計人員主觀而定，由于個人理解的不同，導致該類連接節(jié)點的可靠度不同。本文通過H型鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁連接設計的受力分析和國內外相關標準的理解，對此類連接節(jié)點設計進行研究，并對設計與施工提出相關建議。

關鍵詞：鋼-混凝土組樓蓋；連接節(jié)點；偏心彎矩

中圖分類號：TU398.9文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0249-02

前言

H型鋼一混凝土組合樓蓋的結構形式，具有增加結構整體的抗彎剛度、提高結構整體穩(wěn)定性、降低結構層高度等優(yōu)點，目前多應用于工業(yè)廠房與民用綜合用房。但是在設計過程中現(xiàn)行的《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）等技術標準未對鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁連接節(jié)點設計做出明確規(guī)定。本文對于常用的鋼一混凝土組合樓蓋結構形式中主次梁連接節(jié)點處H型鋼腹板與加勁板連接節(jié)點的設計方法進行了對比研究。

1.連接節(jié)點計算對比

常見的H型鋼主次梁采用腹板與加勁板螺栓連接方式，如圖1，彎矩示意見圖2。

1.1PKPM軟件程序設計

在采用PKPM軟件程序對次梁腹板直接與主梁加勁板相連的鉸接連接進行設計時，在對連接節(jié)點處螺栓數(shù)量進行計算時，按《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）中的相關規(guī)定，次梁所生產(chǎn)的支座反力按1.3倍計算，未考慮支座處產(chǎn)生的偏心彎矩和主次梁是否形成整體等因素。

1.2《全國民用建筑工程設計技術措施（結構體系）》（2009版）的計算方法

根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施（結構體系）》（2009版）的相關要求，按最不利因素考慮進行計算。

1）在對節(jié)點螺栓抗剪計算時，還應對連接時產(chǎn)生的偏心彎矩進行考量，按公式（1）要求確定：

1.3SCSS-H97的計算方法

查詢“日本鋼結構標準連接委員會”編制的《鋼結構標準連接》SCSS-H97（H型鋼編），如圖1所示，當主次梁腹板與加勁板連接節(jié)點采用螺栓連接時，應考慮傳遞剪力和偏心彎矩的共同作用。在樓面采用混凝土整體現(xiàn)澆樓板時，可不考慮連接節(jié)點的偏心彎矩作用，如圖4所示。按此規(guī)定，混凝土整體現(xiàn)澆樓板使得主次梁成為整體時，連接節(jié)點處的偏心彎矩由混凝土樓板承受，計算可得主次梁連接節(jié)點處的螺栓數(shù)量明顯減少.

2.案例分析

2.1設計概況

某廠房樓面主梁（H650×250×8×10）按普通鋼梁設計（安裝方式按H型鋼一混凝土組合梁），次梁（H390×160×6×8）按H型鋼一混凝土組合梁設計，組合梁的翼緣為現(xiàn)澆混凝土樓板，采用PKPM軟件計算主次梁節(jié)點，未考慮節(jié)點處偏心彎矩，按1.3倍剪力計算主次梁節(jié)點，如圖5所示。

2.2不同計算方式對比

分別采用PKPM軟件程序、《全國民用建筑工程設計技術措施（結構體系）》（2009版）和SCSS-H97中的方法對主次梁連接節(jié)點進行計算，結果詳見表1。

如表1所示的三種設計方式可以得到如下結論：

1）在常用的PKPM軟件的計算程序中，未考慮節(jié)點處偏心彎矩的作用，而僅按1.3倍剪力進行計算，當未采用混凝土樓面將主次梁構成整體時，不能保證主次梁連接節(jié)點計算的可靠度。

2）當采用JSCS（09）進行計算時，同樣未考慮到主次梁在采用現(xiàn)澆混凝土整體樓面時構與之成整體并共同作用的情況，計算得出的螺栓數(shù)量較其他兩種方法的計算結果有明顯增加。

3）在采用SCSS-H97中的相關規(guī)定下計算結果表明，連接節(jié)點處螺栓數(shù)量有顯著減少，乃是基于偏心彎矩由構成整體的現(xiàn)澆混凝土樓板承擔。

綜上所述，H型鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁連接節(jié)點設計時，連接節(jié)點處螺栓數(shù)量的計算方法取決于混凝土樓板與主次梁能否有效的構成整體。

3.結論

H型鋼一混凝土組合樓蓋中主次梁連接節(jié)點計算方法的選擇，取決于混凝土樓面與主次梁能否構成有效整體。

當偏心彎矩由現(xiàn)澆混凝土樓面承擔時，主次梁連接節(jié)點處的螺栓數(shù)量可顯著減少。當主次梁與混凝土樓面構成有效整體時，采用PKPM軟件進行主次梁連接節(jié)點的計算是能滿足可靠度要求的。

如果在施工過程中對主次梁的安裝方式不到位或混凝土樓面施工時未能有效與主次梁構成整體，則采用PKPM軟件進行設計計算的結果無法得到有效的實施，最終的工程安全性將存在一定的隱患。