型钢—混凝土组合梁在加固工程中的计算研究
【摘要】实际工程中常遇到这样的结构，即在钢梁上铺设钢筋混凝土板。这种结构中之所以使用钢梁，主要是因为其跨度大、荷载大或整体承重结构为钢结构等。传统做法是混凝土板只是作为钢梁的荷载，混凝土板与钢梁之间不存在组合作用。研究与工程实践发现，如果混凝土板与钢梁之间具有可靠连接，使混凝土板与钢梁组合成整体，这不仅使梁的承载能力显著提高，而且梁截面刚度大大增加，可减少梁的变形。这种由钢梁、钢筋混凝土板及两者之间的剪切连接件组成的梁，称为钢与混凝土组合梁。组合梁具有一系列的优点，因而越来越广泛地在国内外被采用。
一、型钢一混凝土组合梁加固技术
型钢一混凝土组合梁加固技术是组合梁加固技术的一种，它是在原有钢筋混凝土结构的基础上，依靠焊缝和剪切连接件将型钢与被加固的混凝土梁牢固连接在一起，最后在被加固梁与型钢间灌注高强度结构胶，使被加固混凝土梁和型钢形成一有机整体。在一些需要在框架梁上增加较大荷载或在承重墙上开洞、扩大空间的改造加固工程
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中，这种将原有粱（或圈梁）改造成型钢一混凝土组合加固梁的加方法便发挥了很大作用。与其他加固方法相比，型钢一混凝土组合加固梁充分发挥了混凝土和钢材的有利性能,因此具有以下优点：
1.充分利用原有结构，尽量不拆或少拆原有结构，符合可持续发展的要求，是一种“环保”型的加固改造方法。
2.将原结构钢筋混凝土梁（或圈梁）与型钢组合成整体，使钢筋混凝土梁（或圈梁）成为组合梁的部分，因此比按非组合梁考虑，承载能力显著提高。
3.钢筋混凝土梁（或圈梁）组合成为全梁的一部分，因此在同样大小钢梁的情况下，组合梁比非组合梁的竖向刚度及侧向刚度都有明显提高。
4.混凝土处于受压区（正弯矩区段），型钢主要处于受拉区，两种不同材料都能充分发挥各自的长处，受力合理，节约材料。
5.由于处于受压区的钢筋混凝土梁（或圈梁刚度较大，对避免钢梁的整体与局部失稳有着明显的作用。从另一个角度讲，将使钢梁用于防止失稳方面的材料（包括按计算及构造要求）大为节省。
6.降低梁高与房屋总高。这是由于在同等强度与刚度的情况下，型钢一混凝土组合梁的截面大小及其高度比钢筋混凝土梁小。根据计算，梁高大致可减小10%或更多，这将增加净空，或降低房屋的总高度和建筑体积。
二、型钢一混凝土组合加固梁的计算方法
1.设计原则及基本假定
据国内外实验结果证实，组合梁在达到承载能力极限状态时，型钢基本可达到全部屈服，即假定钢梁全截面应力均达到其抗拉强度设计值，混凝土受压区均达到其抗压强度设计值。截面抗弯强度按照塑性方法计算时，必须满足两个条件：
（1）型钢各板件在达到极限状态前不发生局部屈曲；
（2）截面屈服以后，必须有足够的转动能力，即在截面尚未达到屈服前，不发生因混凝土梁（或圈梁）压碎而破坏。
型钢一混凝土组合加固梁截面按塑性理论进行分析时，分塑性中和轴在钢筋混凝土梁（或圈梁）内和在型钢内两种情况考虑，分别计算并作出如下假定：
a.同时考虑全截面塑性发展钢材强度折减和钢筋混凝土梁（或圈梁）侧面焊接钢板的贡献，型钢的抗弯强度设计值取为 加固 • 改造 • 托换 • 纠倾 集科研、设计、施工于一体
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