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摘要：本文对钢—混凝土组合结构及其设计基本要求进行阐述,从理论层面具体分析了钢-混凝土组合结构设计中特别需要注重的问题，并以某工程为例从节点设计角度探讨了钢-混凝土组合结构设计的应用。
关键词：钢-混凝土组合结构；设计；应用；节点设计
Abstract: in this paper, the steel - concrete composite structure and elaborates the design basic requirements, specific analysis from theoretical aspects in the design of the steel - concrete composite structure special need to pay attention to the problem, taking a project as an example from the node design Angle discusses the application of steel - concrete composite structure design.
Keywords: steel - concrete composite structure; Design; Applications; Node design
中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、钢-混凝土组合结构及其设计的基本要求
由两种或两种以上性质不同的材料组合成整体，共同受力、协调变形的结构，称其为组合结构。钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，是专指型钢或用钢板焊接成的钢骨架，与混凝土形成一体的结构，是继传统的木结构、砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构之后的第5大结构体系。这种组合结构体系，主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等5种类型。由于这种组合结构能够充分发挥钢与混凝土两种材料各自的优势，且具有节约钢材、提高混凝土利用系数、降低造价、承载力高、刚度和延性大、抗震性能好、施工方便等优点，得到了迅速推广与应用。许多国家制定了相应的技术标准，虽然我国对钢-混凝土组合结构的研究和应用起步较晚，但在广大科技工作者的努力下，无论是理论研究还是应用实践都取得了辉煌的成绩。近年来的应用实践表明，该类结构将成为我国结构体系的重要发展方向之一。结构设计的目的是保证结构安全适用,经济合理,其中安全适用最为重要。具体要求有以下3个方面:
1、安全性。要求结构能承受正常使用、正常施工时可能出现的各种作用。在出现预定的偶然作用时,主体结构仍保持稳定。如:直接作用在结构上荷载和温度变化、支座沉陷、地震作用、撞击等偶然事件,在发生时和发生后, 结构仍保持整体稳定性。
2、适用性。要求结构在正常作用时具有良好的工作性能。如不发生过大的变形而影响正常使用, 不出现过大的变形和过宽的裂缝。裂缝宽度不超过允许值。
3、耐久性。要求结构在正常维护下具有足够的耐久性能。如设计的结构必须满足结构的使用时间。安全性、适用性及耐久性,统称为结构的可靠性,也称为结构最基本的功能要求。在结构设计中,一定要学会正确处理结构的可靠性和经济性之间的矛盾,使结构设计既安全可靠又经济合。
二、结构计算问题
（一）计算简图的处理
结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础粱仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0．000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免)，计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
（二）结构计算参数的选取
1、結构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0．7～0．9。
2、梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算剐度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将粱刚度进行放大，放大系数中梁取2．0、边梁取1．5为宜。
3、活荷载的最不利布置
多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，笔者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
三、钢与混凝土组合梁抗剪连接件设计
抗剪连接件是组合梁设计的关键因素之一。组合梁的连接件可分为栓钉、钢筋和型钢。栓钉和钢筋的连接件如果布置得足够多,可以完全抵抗板中传来的纵向剪力,但是连接件本身的弯曲会使混凝土板与型钢梁之间产生一定的滑移,故称之为柔性连接件;而型钢连接件本身水平刚度大,滑移很小可以忽略,故称之为刚性连接件。若在刚性连接件上加焊斜筋或环筋则可更有效地抵抗“掀起力”。根据混凝土板与钢梁的组合连接程度,可把组合梁分为完全组合梁和部分组合梁。完全组合梁是指组合梁中配有足够数量的剪切连接件可以完全承担梁截面极限弯矩作用下所产生的纵向剪力;部分组合梁是指剪力连接件所能承担的剪力小于在截面极限弯矩下所产生的纵向剪力。我国的工程实践中多采用栓钉连接,根据大量的实验,认为栓钉主要有两种破坏形式,即栓钉周围混凝土的破坏或栓杆被剪断。因此,钢结构设计规范中规定栓钉的承载力需根据以上两种情况分别计算,并取二者的较小值,而栓钉设置的构造要求也是针对这两种情况制定的。剪力连接件的设计如下：
1、槽钢连接件
影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素是混凝土强度、槽钢材料强度和几何尺寸。通常情况,随混凝土标号的提高,槽钢连接件的抗剪承载力相应提高,最后破坏产生于混凝土。但当混凝土强度等级增大到一定程度,槽钢连接件抗剪力不再随混凝土强度等级的提高而增加,最后破坏产生于槽钢。当增大槽钢翼缘厚度时,将会增大连接件根部混凝土的有效承压面积,从而提高抗剪能力;当增加槽钢腹板厚度时,会增加腹板抗弯刚度和抗拉能力,从而提高抗剪承载力;当增大腹板高度时,有利于腹板抗拉强度提高,从而提高槽钢抗掀起和抗剪能力。槽钢连接件计算公式如下
式中为槽钢连接件的承载力(kN); 为槽钢腹板厚度(mm);为槽钢翼缘平均厚度(mm); 为槽钢剪力连接件长度(mm);为混凝土28 d抗压强度(N/mm2); 为混凝土的弹性模量(N/mm2)。
2、角钢连接件
影响角钢连接件抗剪承载力的因素与槽钢基本类似,在计算中与槽钢相比,仅不计槽钢翼缘尺寸,其承载力计算公式如下
公式中符号意义同槽钢连接件。
3、栓钉连接件
(1)连接件本身受拉破坏。一般发生在混凝土标号较高的时候,其承载力与混凝土标号无关,仅取决于连接件的型号及材料性质。
(2)连接件附近的混凝土破坏。栓钉前的根部混凝土会出现局部受压破坏或劈裂破坏。如果栓钉埋深不足,当拔出栓钉时,会带出一些混凝土块,这时,连接件的承载力将取决于混凝土标号及水泥品种。栓钉承载力还与栓钉长度有关,栓钉越长,其承载力越大,其直径越大,承载力也越大，但不应超过被焊钢梁上翼缘厚度的2.5倍。其长度与直径之比超过4时,承载力增加有限,当栓钉长度与直径之比等于4时,其栓钉连接件承载力可用下式表示
式中为个栓钉连接件的承载力(kN);As为栓钉直径截面面积(mm2); 为混凝土抗压设计强度(N/mm2); 为混凝土的弹性模量(N/mm2)。
四、钢混框架结构设计
（一）梁柱受力主筋位置的设计
1、在以下两种情况下，框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾：
（1）框架梁的截面宽度等于框架柱的边长。（2）框架梁的一边和框架柱重合。
2、 节点设计的原则：框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”，首先保证框架柱受力主筋的位置。
3、设计对策：
（1）框架梁主筋在框架柱内侧通过。
（2）为保证框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
4、经济效果分析：通过上述方法保证了框架结构受力构件的受力主筋的位置，得到了设计师的认可，便于施工。
（二）墙梁节点钢筋设计
1、在框架－剪力墙结构中，框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上，如果框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相等，就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。
2、节点设计的原则：
根据固定端框架梁的弯距形式，框架梁在支座位置上铁受拉，下铁受压；墙体暗梁或过梁受扭。尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
3、設计措施：
（1） 过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置，框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近，接头按照50％的比例错开。
（2）框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上，保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定，过梁的箍筋尺寸取负误差，框架梁箍筋的尺寸取正误差，从而保证过梁和框架梁保护层厚度。
（3）将过梁或暗梁截面降低或减小5cm，框架梁上铁直接锚固在过梁上，保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。
4、效果分析：
（1）通过调整框架梁下铁受力主筋接头位置，确保了过梁箍筋不被破坏。得到了设计师的认可。
（2）在规范许可范围内，征得设计师确认将过梁及暗梁截面降低5cm同时应用正负误差原理，避免了工程上通常出现得核心筒墙体根部混凝土超高的问题。在节约商品混凝土的同时为精装修提供了条件。
（三）主梁和次梁节点
在框架剪力墙结构中，主梁和次梁的节点非常重要，主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法，次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁节点钢筋设计不合理，就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，不利于结构的抗震。
五、钢框架梁柱连接节点设计
钢框架梁柱连接节点通常采用刚性连接方式, 而刚性连接方式按其构造形式主要有全焊接连接节点、栓焊混合连接节点和全螺栓连接节点三种类型, 三种连接方式。（一）全焊接连接节点的形式及设计1、全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 腹板用角焊缝与柱连接, 且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋, 箱形柱内应设加劲肋隔板, 加劲肋应按与梁翼缘等强设计, 其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。梁柱刚性连接中, 梁端内力向柱传递时, 梁端弯矩主要由梁翼缘承担, 梁端剪力则主要由梁腹板承担。
2、全焊接连接节点的设计为避免增加结构刚度和接头部位应力集中, 根据“强节点、弱构件”的原则, 适当加强节点, 以不发生失稳为条件, 设计时可适当削弱梁, 使梁上出现 “塑性铰”。另外, 要尽量减小结构焊接接头部位的应力集中, 如腹板上有工艺孔应平滑过渡。（二）栓焊混合连接节点的形式及设计1、栓焊混合连接节点的形式栓焊混合连接节点是目前多、高层钢框架结构工程中最为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 而梁腹板采用普通螺栓或高强螺栓与柱连接的形式。这样既可以保证节点属刚性连接, 同时结构可承受一定的动力荷载。栓焊混合连接节点能满足工程抗震所要求的延性, 设计时要充分考虑节点处梁的强度因打孔而被削弱的情况, 也要注意梁上的孔应平滑过渡。2、栓焊混合连接节点的设计栓焊混合连接节点的梁腹板与柱通常采用摩擦型或承压型高强螺栓连接, 实际工程中前者应用居多。摩擦型高强螺栓连接在受剪设计时, 以剪力达到板件接触面间由螺栓预压力使板件压紧所提供的最大摩擦力为极限。在设计摩擦型高强螺栓时, 应保证连接点在整个使用期间的剪力不超过最大摩擦力, 使板件间不会发生相对滑移变形, 连接件按弹性整体受力考虑。（三）全螺栓连接节点全螺栓连接节点为梁腹板及翼缘与柱以普通螺栓或高强螺栓现场连接, 以传递轴力、弯矩与剪力的连接形式。因连接节点的刚性不如前两种连接形式好, 故实际工程中应用较少。
六、钢-混凝土组合结构设计应用
（一）工程概况
某工程为大型购物广场，占地1.51 万平方米，总建筑面积10万平方米，地下四层，混凝土结构；地上七层，为纯钢结构框架结构。钢结构框架的典型柱网为8.1x8.4米, 见图一；钢柱采用截面为500mmx500mm，壁厚30mm～20mm，钢梁主要采用截面高度为480mm的焊接工字钢，翼缘宽180mm～300mm。
（二）节点设计
常规的节点设计一般有栓焊混合连接，全焊接，全栓接几种形式，连接节点型式的确定和设计须考虑多种因素进行比选，针对不同条件分别对待，不可固化。
1、栓焊混合连接
栓焊混合连接，即为钢梁翼缘与钢柱翼缘之间采用焊缝连接，梁腹板与焊于柱翼缘上的竖向连接板间，采用高强螺栓摩擦型连接。见附图二。此类型梁柱节点设计条件是：由翼缘焊缝抗弯，腹板螺栓连接抗剪。
本广场工程钢结构框架梁柱节点大部分拟采用此种类型，由于建筑所在地区为8度抗震区，故梁柱翼缘焊缝均为熔透焊缝。常用的工字形截面梁，当处于弹性阶段时，翼缘和腹板分别承担截面受弯承载力的85%和15%，如果再考虑现场焊缝强度的折减系数0.9，翼缘焊缝连接的受弯承载力则仅为梁全截面受弯承载力的77%，此一情况说明：
针对本购物广场钢结构框架结构，经过计算和比较，以及对施工企业施工能力的考察，对其梁柱刚性节点设计，我们主要选用了此种梁柱翼缘在现场熔透焊接、腹板与连接板为高强螺栓摩擦连接、在梁上下翼缘加设楔形盖板的节点设计。这种节点设计的优点在于，钢构件在工厂加工制作简便、效率高，便于运输，施工安装方便，也为现在多数钢结构工程设计及施工所采用。但其缺点是由于楔形盖板的加设在钢材上造成微量的浪费，而且对于现场焊接的施工操作要求比较高。特别是当梁翼缘较厚时，节点焊接须注意应按正确的施焊顺序进行焊接，方可更好地保证焊接质量、消除隐患，如图三所示。
附图三
这一点在设计中应给予充分考虑，对现场的施工给予严格要求和规定。
结束语
经过多年的研究和工程实践,钢—混凝土组合结构已经在越来越多的领域内得到推广应用,其设计问题也理应受到注重。设计钢—混凝土组合结构要能够充分地把握各种尺度，满足安全、适用、耐久的设计要求，创造出坚固优美的建筑结构。这就要求结构设计人员在工作中不断要求自己，突破学习规范，不断追求更为合理的结构计算。
参考文献
[1]韩林海．钢管混凝土结构[M].北京：科学技术出版社，2010．
[2]韩林.海钢管混凝土的理论与实践[J]．工程力学，2011.
[3]周起劲，姜维山，潘太华．钢——混凝土组合结构设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011.
[4]聂建国．国内钢——混凝土组合梁的研究及其应用综述[J]．工程力学，2011.
[5]舒赣平，吕志涛．预应力钢结构与组合结构的应用和发展[J]．工业建筑，2007．
[6]杨义东，李涛、钢——混凝土组合结构桥在日本的发展趋势[J]．国外桥梁，2008.
关键词：钢-混凝土组合结构；设计；应用；节点设计
Abstract: in this paper, the steel - concrete composite structure and elaborates the design basic requirements, specific analysis from theoretical aspects in the design of the steel - concrete composite structure special need to pay attention to the problem, taking a project as an example from the node design Angle discusses the application of steel - concrete composite structure design.
Keywords: steel - concrete composite structure; Design; Applications; Node design
中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、钢-混凝土组合结构及其设计的基本要求
由两种或两种以上性质不同的材料组合成整体，共同受力、协调变形的结构，称其为组合结构。钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，是专指型钢或用钢板焊接成的钢骨架，与混凝土形成一体的结构，是继传统的木结构、砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构之后的第5大结构体系。这种组合结构体系，主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等5种类型。由于这种组合结构能够充分发挥钢与混凝土两种材料各自的优势，且具有节约钢材、提高混凝土利用系数、降低造价、承载力高、刚度和延性大、抗震性能好、施工方便等优点，得到了迅速推广与应用。许多国家制定了相应的技术标准，虽然我国对钢-混凝土组合结构的研究和应用起步较晚，但在广大科技工作者的努力下，无论是理论研究还是应用实践都取得了辉煌的成绩。近年来的应用实践表明，该类结构将成为我国结构体系的重要发展方向之一。结构设计的目的是保证结构安全适用,经济合理,其中安全适用最为重要。具体要求有以下3个方面:
1、安全性。要求结构能承受正常使用、正常施工时可能出现的各种作用。在出现预定的偶然作用时,主体结构仍保持稳定。如:直接作用在结构上荷载和温度变化、支座沉陷、地震作用、撞击等偶然事件,在发生时和发生后, 结构仍保持整体稳定性。
2、适用性。要求结构在正常作用时具有良好的工作性能。如不发生过大的变形而影响正常使用, 不出现过大的变形和过宽的裂缝。裂缝宽度不超过允许值。
3、耐久性。要求结构在正常维护下具有足够的耐久性能。如设计的结构必须满足结构的使用时间。安全性、适用性及耐久性,统称为结构的可靠性,也称为结构最基本的功能要求。在结构设计中,一定要学会正确处理结构的可靠性和经济性之间的矛盾,使结构设计既安全可靠又经济合。
二、结构计算问题
（一）计算简图的处理
结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础粱仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1／12～1／18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0．000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免)，计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
（二）结构计算参数的选取
1、結构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0．7～0．9。
2、梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算剐度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将粱刚度进行放大，放大系数中梁取2．0、边梁取1．5为宜。
3、活荷载的最不利布置
多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，笔者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
三、钢与混凝土组合梁抗剪连接件设计
抗剪连接件是组合梁设计的关键因素之一。组合梁的连接件可分为栓钉、钢筋和型钢。栓钉和钢筋的连接件如果布置得足够多,可以完全抵抗板中传来的纵向剪力,但是连接件本身的弯曲会使混凝土板与型钢梁之间产生一定的滑移,故称之为柔性连接件;而型钢连接件本身水平刚度大,滑移很小可以忽略,故称之为刚性连接件。若在刚性连接件上加焊斜筋或环筋则可更有效地抵抗“掀起力”。根据混凝土板与钢梁的组合连接程度,可把组合梁分为完全组合梁和部分组合梁。完全组合梁是指组合梁中配有足够数量的剪切连接件可以完全承担梁截面极限弯矩作用下所产生的纵向剪力;部分组合梁是指剪力连接件所能承担的剪力小于在截面极限弯矩下所产生的纵向剪力。我国的工程实践中多采用栓钉连接,根据大量的实验,认为栓钉主要有两种破坏形式,即栓钉周围混凝土的破坏或栓杆被剪断。因此,钢结构设计规范中规定栓钉的承载力需根据以上两种情况分别计算,并取二者的较小值,而栓钉设置的构造要求也是针对这两种情况制定的。剪力连接件的设计如下：
1、槽钢连接件
影响槽钢连接件抗剪承载力的主要因素是混凝土强度、槽钢材料强度和几何尺寸。通常情况,随混凝土标号的提高,槽钢连接件的抗剪承载力相应提高,最后破坏产生于混凝土。但当混凝土强度等级增大到一定程度,槽钢连接件抗剪力不再随混凝土强度等级的提高而增加,最后破坏产生于槽钢。当增大槽钢翼缘厚度时,将会增大连接件根部混凝土的有效承压面积,从而提高抗剪能力;当增加槽钢腹板厚度时,会增加腹板抗弯刚度和抗拉能力,从而提高抗剪承载力;当增大腹板高度时,有利于腹板抗拉强度提高,从而提高槽钢抗掀起和抗剪能力。槽钢连接件计算公式如下
式中为槽钢连接件的承载力(kN); 为槽钢腹板厚度(mm);为槽钢翼缘平均厚度(mm); 为槽钢剪力连接件长度(mm);为混凝土28 d抗压强度(N/mm2); 为混凝土的弹性模量(N/mm2)。
2、角钢连接件
影响角钢连接件抗剪承载力的因素与槽钢基本类似,在计算中与槽钢相比,仅不计槽钢翼缘尺寸,其承载力计算公式如下
公式中符号意义同槽钢连接件。
3、栓钉连接件
(1)连接件本身受拉破坏。一般发生在混凝土标号较高的时候,其承载力与混凝土标号无关,仅取决于连接件的型号及材料性质。
(2)连接件附近的混凝土破坏。栓钉前的根部混凝土会出现局部受压破坏或劈裂破坏。如果栓钉埋深不足,当拔出栓钉时,会带出一些混凝土块,这时,连接件的承载力将取决于混凝土标号及水泥品种。栓钉承载力还与栓钉长度有关,栓钉越长,其承载力越大,其直径越大,承载力也越大，但不应超过被焊钢梁上翼缘厚度的2.5倍。其长度与直径之比超过4时,承载力增加有限,当栓钉长度与直径之比等于4时,其栓钉连接件承载力可用下式表示
式中为个栓钉连接件的承载力(kN);As为栓钉直径截面面积(mm2); 为混凝土抗压设计强度(N/mm2); 为混凝土的弹性模量(N/mm2)。
四、钢混框架结构设计
（一）梁柱受力主筋位置的设计
1、在以下两种情况下，框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾：
（1）框架梁的截面宽度等于框架柱的边长。（2）框架梁的一边和框架柱重合。
2、 节点设计的原则：框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”，首先保证框架柱受力主筋的位置。
3、设计对策：
（1）框架梁主筋在框架柱内侧通过。
（2）为保证框架梁的截面尺寸，在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
4、经济效果分析：通过上述方法保证了框架结构受力构件的受力主筋的位置，得到了设计师的认可，便于施工。
（二）墙梁节点钢筋设计
1、在框架－剪力墙结构中，框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上，如果框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相等，就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。
2、节点设计的原则：
根据固定端框架梁的弯距形式，框架梁在支座位置上铁受拉，下铁受压；墙体暗梁或过梁受扭。尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
3、設计措施：
（1） 过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置，框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近，接头按照50％的比例错开。
（2）框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上，保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定，过梁的箍筋尺寸取负误差，框架梁箍筋的尺寸取正误差，从而保证过梁和框架梁保护层厚度。
（3）将过梁或暗梁截面降低或减小5cm，框架梁上铁直接锚固在过梁上，保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。
4、效果分析：
（1）通过调整框架梁下铁受力主筋接头位置，确保了过梁箍筋不被破坏。得到了设计师的认可。
（2）在规范许可范围内，征得设计师确认将过梁及暗梁截面降低5cm同时应用正负误差原理，避免了工程上通常出现得核心筒墙体根部混凝土超高的问题。在节约商品混凝土的同时为精装修提供了条件。
（三）主梁和次梁节点
在框架剪力墙结构中，主梁和次梁的节点非常重要，主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法，次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上，板筋在次梁主筋之上，如果主次梁节点钢筋设计不合理，就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，不利于结构的抗震。
五、钢框架梁柱连接节点设计
钢框架梁柱连接节点通常采用刚性连接方式, 而刚性连接方式按其构造形式主要有全焊接连接节点、栓焊混合连接节点和全螺栓连接节点三种类型, 三种连接方式。（一）全焊接连接节点的形式及设计1、全焊接连接节点的形式全焊接连接节点是工程中较为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 腹板用角焊缝与柱连接, 且工字型柱在梁翼缘对应处应加水平加劲肋, 箱形柱内应设加劲肋隔板, 加劲肋应按与梁翼缘等强设计, 其连接焊缝亦应满足等强传力的要求。梁柱刚性连接中, 梁端内力向柱传递时, 梁端弯矩主要由梁翼缘承担, 梁端剪力则主要由梁腹板承担。
2、全焊接连接节点的设计为避免增加结构刚度和接头部位应力集中, 根据“强节点、弱构件”的原则, 适当加强节点, 以不发生失稳为条件, 设计时可适当削弱梁, 使梁上出现 “塑性铰”。另外, 要尽量减小结构焊接接头部位的应力集中, 如腹板上有工艺孔应平滑过渡。（二）栓焊混合连接节点的形式及设计1、栓焊混合连接节点的形式栓焊混合连接节点是目前多、高层钢框架结构工程中最为常见的梁柱连接节点形式, 即梁的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝, 而梁腹板采用普通螺栓或高强螺栓与柱连接的形式。这样既可以保证节点属刚性连接, 同时结构可承受一定的动力荷载。栓焊混合连接节点能满足工程抗震所要求的延性, 设计时要充分考虑节点处梁的强度因打孔而被削弱的情况, 也要注意梁上的孔应平滑过渡。2、栓焊混合连接节点的设计栓焊混合连接节点的梁腹板与柱通常采用摩擦型或承压型高强螺栓连接, 实际工程中前者应用居多。摩擦型高强螺栓连接在受剪设计时, 以剪力达到板件接触面间由螺栓预压力使板件压紧所提供的最大摩擦力为极限。在设计摩擦型高强螺栓时, 应保证连接点在整个使用期间的剪力不超过最大摩擦力, 使板件间不会发生相对滑移变形, 连接件按弹性整体受力考虑。（三）全螺栓连接节点全螺栓连接节点为梁腹板及翼缘与柱以普通螺栓或高强螺栓现场连接, 以传递轴力、弯矩与剪力的连接形式。因连接节点的刚性不如前两种连接形式好, 故实际工程中应用较少。
六、钢-混凝土组合结构设计应用
（一）工程概况
某工程为大型购物广场，占地1.51 万平方米，总建筑面积10万平方米，地下四层，混凝土结构；地上七层，为纯钢结构框架结构。钢结构框架的典型柱网为8.1x8.4米, 见图一；钢柱采用截面为500mmx500mm，壁厚30mm～20mm，钢梁主要采用截面高度为480mm的焊接工字钢，翼缘宽180mm～300mm。
（二）节点设计
常规的节点设计一般有栓焊混合连接，全焊接，全栓接几种形式，连接节点型式的确定和设计须考虑多种因素进行比选，针对不同条件分别对待，不可固化。
1、栓焊混合连接
栓焊混合连接，即为钢梁翼缘与钢柱翼缘之间采用焊缝连接，梁腹板与焊于柱翼缘上的竖向连接板间，采用高强螺栓摩擦型连接。见附图二。此类型梁柱节点设计条件是：由翼缘焊缝抗弯，腹板螺栓连接抗剪。
本广场工程钢结构框架梁柱节点大部分拟采用此种类型，由于建筑所在地区为8度抗震区，故梁柱翼缘焊缝均为熔透焊缝。常用的工字形截面梁，当处于弹性阶段时，翼缘和腹板分别承担截面受弯承载力的85%和15%，如果再考虑现场焊缝强度的折减系数0.9，翼缘焊缝连接的受弯承载力则仅为梁全截面受弯承载力的77%，此一情况说明：
针对本购物广场钢结构框架结构，经过计算和比较，以及对施工企业施工能力的考察，对其梁柱刚性节点设计，我们主要选用了此种梁柱翼缘在现场熔透焊接、腹板与连接板为高强螺栓摩擦连接、在梁上下翼缘加设楔形盖板的节点设计。这种节点设计的优点在于，钢构件在工厂加工制作简便、效率高，便于运输，施工安装方便，也为现在多数钢结构工程设计及施工所采用。但其缺点是由于楔形盖板的加设在钢材上造成微量的浪费，而且对于现场焊接的施工操作要求比较高。特别是当梁翼缘较厚时，节点焊接须注意应按正确的施焊顺序进行焊接，方可更好地保证焊接质量、消除隐患，如图三所示。
附图三
这一点在设计中应给予充分考虑，对现场的施工给予严格要求和规定。
结束语
经过多年的研究和工程实践,钢—混凝土组合结构已经在越来越多的领域内得到推广应用,其设计问题也理应受到注重。设计钢—混凝土组合结构要能够充分地把握各种尺度，满足安全、适用、耐久的设计要求，创造出坚固优美的建筑结构。这就要求结构设计人员在工作中不断要求自己，突破学习规范，不断追求更为合理的结构计算。
参考文献
[1]韩林海．钢管混凝土结构[M].北京：科学技术出版社，2010．
[2]韩林.海钢管混凝土的理论与实践[J]．工程力学，2011.
[3]周起劲，姜维山，潘太华．钢——混凝土组合结构设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011.
[4]聂建国．国内钢——混凝土组合梁的研究及其应用综述[J]．工程力学，2011.
[5]舒赣平，吕志涛．预应力钢结构与组合结构的应用和发展[J]．工业建筑，2007．
[6]杨义东，李涛、钢——混凝土组合结构桥在日本的发展趋势[J]．国外桥梁，2008.