李启星1 成 喆2
（1：山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东科技大学，山东 青岛 266590；2：青岛滨海学院建筑工程学院，山东 青岛 266555）
摘要：为了研究钢骨混凝土梁抗弯承载力变化的影响因素，本文讨论了钢骨混凝土梁截面和型钢翼缘尺寸相同时，不同钢骨混凝土梁型钢腹板高度对抗弯承载力的影响。通过计算分析，钢骨混凝土梁的抗弯承载力并非随着型钢腹板高度的增加而增长。当型钢全截面位于中和轴以下时，钢骨混凝土梁的承载力较高，用钢量最省，梁的自重较轻。当型钢腹板增加到上翼缘位于中和轴时，承载力显著降低。型钢腹板增长到梁中和轴以上，承载力虽随着腹板高度而增加，但型钢中和轴以上部分受压，不符合钢材的受力特点且用钢量大。
关键词：钢骨混凝土组合梁；型钢；腹板；抗弯
钢骨混凝土结构是指在混凝土中配置一定纵向钢筋和箍筋的同时兼配有型钢的一种组合结构[1]。钢骨混凝土梁提高抗弯承载力的方法有增大梁整体的截面高度，提高材料强度，改变梁内型钢尺寸等方法。梁截面高度和宽度一定时型钢腹板高度变化对钢骨混凝土梁抗弯承载力的影响，得到既能满足抗弯承载力要求，又能充分发挥材料特性，节约钢材的最合适型的型钢腹板尺寸。本文可为钢骨混凝土梁的设计提供参考。
科学研究是建立在诚信的基础上的。科学的目标在于求真——探究自然界运动变化的规律，所谓“真”，即与事实相符合。科学家探求真理是通过“从事实出发探究其中规律”的途径实现的，为此必须不断地通过观察实验而获得大量的、确凿的经验事实和数据，并在此基础上提出规律性的说明，否则“巧妇难为无米之炊”，探究自然规律就无从谈起。由此，所获经验事实和数据必须真实可信，不容半点虚假，否则会导致虚假、无效的结论。
钢骨混凝土根据中和轴位置不同，可分为3种情况。第1种情况：当梁达到极限状态时，中和轴位于型钢上翼缘以上，此时型钢有可能全部达到屈服（如图1（a）所示），也有可能只有下翼缘和部分腹板屈服（如图1（b）所示），而上翼缘和部分腹板处于弹性阶段而未达到屈服[1]；第2种情况：中和轴刚好通过型钢上翼缘，此时型钢下翼缘受拉屈服，腹板大部分屈服，但还有一部分未达到屈服而处于弹性阶段（如图1（b）所示）；第3种情况：中和轴穿过型钢腹板，此时型钢上翼缘受压屈服，下翼缘受拉屈服，型钢腹板一部分达到屈服（如图1（c）所示），一部分处于弹性阶段。
1）施工前的准备工作，主要包括对施工道路用水用电的施工场地以及设备进行准备，同时对需要进行土方填筑的相关材料进行碾压以及土料试验，相关工作人员以及机械设备等也要就位。除此之外，土方填筑时，填筑对象的堤身和铺盖压载的堤基面，都需要进行全面的清理，并且保证清理的范围要超出边界30～50cm。清理完成后，还需要对清理部位进行打磨、平整以及碾压工作。
图1 型钢混凝土梁内型钢的应力分布
构件变形后，截面应变符合平截面假定；不考虑混凝土的抗拉强度，拉力由型钢和钢筋承受；破坏时，梁受压区边缘的混凝土极限应变应为εcu=0.003,混凝土受压区应力图可简化为等效的矩形应力图，其应力可取fc，受压区折算高度x=0.8x0，x0为受压区实际高度。型钢腹板的应力如图2所示，梯形应力图可直接简化为等效矩形应力图。钢筋应力取应变与弹性模量乘积，且不大于强度设计值；钢筋和型钢受拉极限应变取0.01[2]。
图2 极限时的应力分布及其简化
首先，由截面高度和型钢高度确定型钢上翼缘至截面受压区边缘的距离a′a，以中和轴刚好通过型钢上翼缘为临界条件，由力的平衡条件计算钢骨梁临界受压高度xl（如图1（b）所示）[3]：
通过考察定向钻孔、高位钻场顶板孔、高抽巷抽采效果，定向钻孔与高抽巷抽采效果相近，优于高位钻场抽采效果。能够满足综采工作面高产高效回采的瓦斯治理需要。
为了保证型钢受拉翼缘屈服的同时受压边缘混凝土达到极限压应变[4]，计算界限相对受压区高度xb：
我这样说不知你会不会理解，其实，象我们那个年龄的男孩子在看女人脱衣服的时候，那种浑然忘我的情形是很容易理解的。我这样坦白地说，当然，我并不觉得这是一件很羞耻的事，因为处在那个年龄的少男少女哪一个不对异性充满了神秘和好奇呢。别对我说，你不。我平生最讨厌那种道貌岸然的伪君子了。我不扯远了，下面我再接着往后说吧。
投影面可以划分为一个中心圆和N-1个等间距的同心圆环，每个圆环处的相位初步设定为βi，且相位由内到外线性分布，则口径面内任意一点的相位可以表示为：
x≤xb以保证型钢下翼缘屈服，这是延性破坏的基本要求[4]。
为了保证型钢全截面屈服，计算参数xh：
x≤xh以保证型钢全截面屈服。式中Ea为型钢弹性模量；fa为型钢的屈服强度；β1为受压区混凝土等效矩形应力图系数。
根据所计算出的临界受压区高度判断出钢骨混凝土梁所属情况。由力的平衡条件计算实际受压区高度，与xb，xh相比较来判断型钢的屈服情况。最后由弯矩的平衡条件计算钢骨混凝土梁的抗弯承载力。
（1）若 xl≤0.8a′a，则属于第 1 种情况，型钢全截面位于中和轴以下（如图 1（a）所示）[4-5]，由力的平衡条件计算实际受压区高度x：
若x≤xb，则型钢全截面屈服。
若xh≤x≤xb，则型钢部分屈服，忽略上翼缘，其他截面屈服，实际受压高度与临界受压高度相同。对型钢上翼缘取矩，求抗弯承载力Mu
（2）若 x=xl=0.8a′a～a′a，则属于第 2 种情况[4-5]，中和轴在型钢上翼缘内（如图1（b）所示）
抗弯承载力计算公式为：
（3）若 xl＞a′a，则属于第 3 种情况[4-5]。中和轴在型钢腹板内，由力平衡条件求得实际受压区高度x。（如图 1（c）所示）。
抗弯承载力的计算公式为：
式中，fc为混凝土抗压强度设计值；Mu为钢骨混凝土梁的抗弯承载力；Aaf为型钢下翼缘面积；A′af为型钢上翼缘面积；bf和b′f分别为上翼缘和下翼缘宽度；ha为型钢截面高度；tw为型钢腹板厚度；a′a为型钢上翼缘至受压区混凝土表面的距离；a′a为型钢上翼缘至受拉区混凝土表面的距离；bf为上翼缘宽度；如图 1 所示 As，A′s，fy，f′y同 GB50010-2010[6]。
为了分析截面形状相同的钢骨混凝土梁型钢高度变化对梁抗弯承载力的影响，以深圳世贸中心大厦裙房中的框支梁为研究对象，跨度l=7 200mm，截面尺寸b×h=300mm×600mm，计算简图如图3所示。参考JGJ138-2016[7]中的构造要求，将型钢高度从200mm以50mm的增量依次增加至极限高度450mm。本工程实例采用C30混凝土，aa=40mm，as=a′s=40mm，bf=b′f=220mm，tf=t′f=12mm，tf=10mm。针对3种xl时上部和下部纵筋均采用2C25，As=A′s=928mm2，型钢均采用 Q，235，各参数见 1.4。
图3 计算简图
利用公式（1）～（9），计算出随着型钢腹板高度haw变化钢骨混凝土梁抗弯承载力计算值，列于表1中。
综上所述，在新医改形势下，对公立医院的经济发展造成很大的影响，公立医院作为医疗行业的特殊企业类型，其想要长期稳定的发展，就需要全面了解新医改形势对其具有的机遇与挑战，进而采取有效的措施来推进经济发展。
表1 抗弯承载力计算
haw Aa Aaf As xb xh x Mu/mm /（kN·m）200 326 6 848 2 640 2 640 928 928 332 193.33 232.54 620 250 276 7 448 2 640 2 640 928 928 332 163.68 257.6 445.24 300 226 8 048 2 640 2 640 928 928 332 134.03 282.66 576.8 350 176 8 648 2 640 2 640 928 928 332 104.37 167.27 604.46 400 126 9 248 2 640 2 640 928 928 332 74.72 156.7 633.5 450 76 9 848 2 640 2 640 928 928 332 45.07 146.11 676.4 a′a/mm /mm2 A′af/mm2/mm2/mm2 A′s/mm2/mm /mm /mm
根据表1中的计算结果作出型钢腹板高度变化与组合梁抗弯承载力的关系曲线。如图4所示。
图4 型钢腹板高度与Mu的关系曲线
当腹板高度为200mm时，经过计算，截面类型属于第1种情况，如图1（a）所示。此种情况特点是型钢处于中和轴以下，当达到抗弯承载力时，型钢全部达到屈服，其全截面与受压区混凝土共同来抵抗弯矩。而型钢腹板高度为250mm时，经过计算，截面类型属于第2种情况，如图1（b）所示。此种截面特点是型钢上翼缘和部分腹板位于中和轴附近，当达到抗弯承载力时，上翼缘和靠近中和轴的部分腹板未达到屈服，计算时忽略此部分对抗弯承载力的影响。当腹板高度增加为300mm～450mm，截面类型均属于第3种情况，如图1（c）所示。随着腹板高度的增加，钢骨混凝土梁的抗弯承载力呈线性递增，但抗弯承载力仍然小于腹板高度为200mm时梁的承载力。这是由于此时型钢截面一部分受压，一部分受拉，但受拉区型钢的截面面积小于腹板高度为200mm时的型钢全截面受拉，直到型钢腹板高度增加至400m时，受压部分由受压区混凝土和部分受压型钢共同来承担，钢骨混凝土梁的抗弯承载力增加。
通过对比分析，对于钢骨混凝土梁高度和宽度一定时，型钢腹板高度从200mm以50mm的增量依次增加至450mm，抗弯承载力并非随型钢腹板高度增加呈线性增长。当型钢腹板高度从200mm增加至250mm时，其抗弯承载力降低。腹板高度从250mm增量至300mm时，抗弯承载力增加。腹板高度从300mm增量至450mm时，抗弯承载力虽增加，但增加趋势较为缓慢。如图4所示。
当钢骨混凝土梁截面和型钢翼缘宽度一定时，以提高钢骨混凝土梁的抗弯承载力为目的，增加钢骨混凝土梁中的型钢腹板的高度是较难实现的。当型钢腹板高度较小时，型钢全部位于梁中和轴以下，此种截面混凝土受压，型钢全截面受拉，这种情况充分发挥了材料性能，用钢量小，经济效益好。并且减轻了钢骨混凝土梁的自重，对抗震有利。
当型钢腹板高度增大到属于第3类截面形式时（如图1（c）所示），虽然梁的抗弯承载力有所增加，但增加量并不明显，且整体的抗弯承载力略低于第1类截面形式（如图1（a）所示），与用钢量和抗震性能不成正比。因而对提高钢骨混凝土梁抗弯承载力的贡献不大。
另外，积极营造良好旅游环境氛围，坚持以人为本，这就需要一定的资金支持。部分地区发展水平一般，政府资金扶持力度不大，在与金融业高度融合的同时，拓宽融资渠道成为关键。
参考文献
[1]薛建阳.钢与混凝土组合结构(第二版)[M].武汉：华中科技大学出版社，2007.
[2]刘殿忠.钢与混凝土组合结构设计（第一版）[M].武汉：武汉大学出版社，2015.
[3]赵鸿铁.组合结构设计原理（第一版）[M].北京：高等教育出版社，2001.
[4]聂建国.钢混凝土组合结构（第一版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[5]DL/T5080-1999，钢-混凝土组合结构设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[6]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[7]JGJ138-2016，组合结构设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.
Analysis of Bearing Capacity of Steel Reinforced Concrete Beams with Height of Steel Web
LI Qixing，CHENG Zhe
（1：Shandong Key Laboratory of Civil Engineering Disaster Prevention and Mitigation，Shandong University of Science and Technology，Qingdao Shandong 266590，China；2：Qingdao Binhai College of Architecture and Engineering，Qingdao Shandong 266555，China）
Abstract：In order to study the influencing factors of the flexural capacity of steel reinforced concrete beams，this paper discusses the influence of different steel reinforced concrete beam webs on the flexural capacity of steel reinforced concrete beams and steel flanges.Through calculation and analysis，the flexural capacity of the steel reinforced concrete beam does not increase with the increase of the height of the steel web.When the full section of the steel is below the neutral axis，The steel reinforced concrete beam has higher bearing capacity,saves steel，and the beam has a lighter weight.When the steel web is increased until the upper flange is located on the neutral axis，the bearing capacity is significantly reduced.The steel web grows above the beam and above the shaft，and the bearing capacity increases with the height of the web.However，the section above the neutral shaft of the section steel is pressed，which does not meet the stress characteristics of the steel and has a large amount of steel.
Keywords：steel reinforced concrete composite beam；section steel；web；bending resistance
中图分类号：TU375
文献标识码：A
文章编号：2096-2118（2019）01-0017-04
收稿日期：2018-11-26
作者简介：李启星（1994～），男，甘肃省天水市人，在读硕士研究生，研究方向：结构工程。
编辑：付 强
联系客服
