H型钢一混凝土组合楼盖中主次梁连接设计研究

王海　陈丽英

摘要：钢结构主次梁一般采用高强螺栓进行铰接，在连接节点的设计中除应计算承受次梁产生的剪力，还需对连接节点的偏心弯矩予以设计考量；现行《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中关于钢一混凝土组合楼盖中主次梁的连接设计无相关的明确要求。在实际设计中，H型钢一混凝土组合楼盖的主次梁连接设计时对于连接偏心所产生的附加弯矩是否加以考虑均由设计人员主观而定，由于个人理解的不同，导致该类连接节点的可靠度不同。本文通过H型钢一混凝土组合楼盖中主次梁连接设计的受力分析和国内外相关标准的理解，对此类连接节点设计进行研究，并对设计与施工提出相关建议。

关键词：钢-混凝土组楼盖；连接节点；偏心弯矩

中图分类号：TU398.9文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0249-02

前言

H型钢一混凝土组合楼盖的结构形式，具有增加结构整体的抗弯刚度、提高结构整体稳定性、降低结构层高度等优点，目前多应用于工业厂房与民用综合用房。但是在设计过程中现行的《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等技术标准未对钢一混凝土组合楼盖中主次梁连接节点设计做出明确规定。本文对于常用的钢一混凝土组合楼盖结构形式中主次梁连接节点处H型钢腹板与加劲板连接节点的设计方法进行了对比研究。

1.连接节点计算对比

常见的H型钢主次梁采用腹板与加劲板螺栓连接方式，如图1，弯矩示意见图2。

1.1PKPM软件程序设计

在采用PKPM軟件程序对次梁腹板直接与主梁加劲板相连的铰接连接进行设计时，在对连接节点处螺栓数量进行计算时，按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的相关规定，次梁所生产的支座反力按1.3倍计算，未考虑支座处产生的偏心弯矩和主次梁是否形成整体等因素。

1.2《全国民用建筑工程设计技术措施（结构体系）》（2009版）的计算方法

根据《全国民用建筑工程设计技术措施（结构体系）》（2009版）的相关要求，按最不利因素考虑进行计算。

1）在对节点螺栓抗剪计算时，还应对连接时产生的偏心弯矩进行考量，按公式（1）要求确定：

1.3SCSS-H97的计算方法

查询“日本钢结构标准连接委员会”编制的《钢结构标准连接》SCSS-H97（H型钢编），如图1所示，当主次梁腹板与加劲板连接节点采用螺栓连接时，应考虑传递剪力和偏心弯矩的共同作用。在楼面采用混凝土整体现浇楼板时，可不考虑连接节点的偏心弯矩作用，如图4所示。按此规定，混凝土整体现浇楼板使得主次梁成为整体时，连接节点处的偏心弯矩由混凝土楼板承受，计算可得主次梁连接节点处的螺栓数量明显减少.

2.案例分析

2.1设计概况

某厂房楼面主梁（H650×250×8×10）按普通钢梁设计（安装方式按H型钢一混凝土组合梁），次梁（H390×160×6×8）按H型钢一混凝土组合梁设计，组合梁的翼缘为现浇混凝土楼板，采用PKPM软件计算主次梁节点，未考虑节点处偏心弯矩，按1.3倍剪力计算主次梁节点，如图5所示。

2.2不同计算方式对比

分别采用PKPM软件程序、《全国民用建筑工程设计技术措施（结构体系）》（2009版）和SCSS-H97中的方法对主次梁连接节点进行计算，结果详见表1。

如表1所示的三种设计方式可以得到如下结论：

1）在常用的PKPM软件的计算程序中，未考虑节点处偏心弯矩的作用，而仅按1.3倍剪力进行计算，当未采用混凝土楼面将主次梁构成整体时，不能保证主次梁连接节点计算的可靠度。

2）当采用JSCS（09）进行计算时，同样未考虑到主次梁在采用现浇混凝土整体楼面时构与之成整体并共同作用的情况，计算得出的螺栓数量较其他两种方法的计算结果有明显增加。

3）在采用SCSS-H97中的相关规定下计算结果表明，连接节点处螺栓数量有显著减少，乃是基于偏心弯矩由构成整体的现浇混凝土楼板承担。

综上所述，H型钢一混凝土组合楼盖中主次梁连接节点设计时，连接节点处螺栓数量的计算方法取决于混凝土楼板与主次梁能否有效的构成整体。

3.结论

H型钢一混凝土组合楼盖中主次梁连接节点计算方法的选择，取决于混凝土楼面与主次梁能否构成有效整体。

当偏心弯矩由现浇混凝土楼面承担时，主次梁连接节点处的螺栓数量可显著减少。当主次梁与混凝土楼面构成有效整体时，采用PKPM软件进行主次梁连接节点的计算是能满足可靠度要求的。

如果在施工过程中对主次梁的安装方式不到位或混凝土楼面施工时未能有效与主次梁构成整体，则采用PKPM软件进行设计计算的结果无法得到有效的实施，最终的工程安全性将存在一定的隐患。

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现代物业杂志社

2019-11-04