Hope you have gone through our earlier blog AS2327 复合设计实例 which gives an overall idea about the Composite Design Model. If you haven’t done so already, I would request you to please go through it and come back here. For those who have visited the same, please read on.

For today, let’s have a walkthrough to understand the process of designing a composite beam and the step by step calculations obtained using SkyCiv’s Composite Beam design program.

Determination of effective section of concrete portion (effective width)

The first step in defining a composite beam cross section is to access the width of concrete flange available to act compositely with the steel section. 有效宽度与梁的跨度有关. 有效宽度常数取L/4.

有效部分钢截面的测定:

当钢梁受压时, 如果它不紧凑或细长，它的部分将被扣住. 在这种情况下, only effective area is considered in the design. For this, 该部分需要分类为类别即. 紧凑型/非紧凑型/细长型.

紧凑部分优于非紧凑部分. 如果任何元素属于非紧凑部分的类别, 通过计算减小的宽度，需要在进一步计算中考虑其有效部分. 对于紧凑部分, 假设整个横截面是有效的，没有任何减少. 横截面有 苗条的 元素应 不是 be used.

钢板的有效宽度将根据 AS4100 确定，导致局部屈曲计算单元细长. 局部屈曲的单元细长应按如下方式检查:

强度梁设计

为强度标准设计组合梁涉及计算抗弯承载力. 该模块能够以简支梁为例，评估梁的下垂力矩能力.

• • 力矩容量的计算考虑 全剪力连接 (FSC) 即. β=1.0
  • 作为 FSC 的一部分, 3 塑料中性轴的不同情况 (PNA) 考虑定位以评估力矩容量.
  • 当混凝土板比钢梁强时, 的 PNA 将位于 混凝土楼板 如图所示 (1). 压力分布倾斜一个等于回填倾角的角度, the ultimate flexural strength is determined from a simple couple force.

图(1) : PNA lies in concrete slab

• • 当钢梁比混凝土板强时, 塑料中性轴将位于钢梁内，如图所示 (2). 压力分布倾斜一个等于回填倾角的角度, 力矩强度可以通过对张力质心的力矩求和来获得. 此类别中可以有两个子案例，即. PNA 位于钢梁上翼缘内 图 (2-一个)要么 PNA 位于网络中 图 (2-b).

图(2-一个) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam 图(2-b) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam

• • 当混凝土板下方有波纹金属甲板时, 考虑到 FSC 的阻力时刻以类似的方式计算出来 3 PNA 位置的可能性. 在评估阻力力矩时，也考虑了甲板方向. 甲板平行于梁的跨度 (θ=0), 甲板垂直于梁的跨度 (θ=90) 或由甲板与梁跨度在范围内的任何角度 0 至 90(0<θ<90)
  • 除此之外, 力矩容量的计算考虑 部分剪力连接 (PSC) 即. 价值 β=0.1 至 0.9
  • 该程序还估计仅钢梁截面的弯矩能力，即. 没有复合动作的情况. 这是这种情况 β=0 因此, 截面中的混凝土板在弯曲设计中没有任何作用. 在很短的时间内施工期间可能会出现这种情况.
  • 按照 AS 的规定:2327, 剪力连接度之间的关系 b 和阻力矩比 (即. 对应于 β 特定值的力矩与对应于 β=1 的力矩之比) for various values of β ranging from 0 至 1.0 被绘制.
  • 对于给定的横截面尺寸和剪力连接件，用户可以了解一定程度的剪力连接的力矩容量. 可以使用程序和图表来执行剪力连接器在尺寸和间距方面的试验次数.

剪力梁设计

• • 计算垂直剪切和纵向剪切的剪切校核.
  • 在混凝土板和钢梁之间的界面处评估纵向剪力.
  • 对于给定的尺寸和间距 (或数字) 剪力接头, 评估纵向剪切承载力. 从而, 用户获得提供的价值 b 用于剪力连接. The minimum required value of β is calculated by the program as per Cl. 3.5.8.3. The required value of 可以从上图中获得所需电阻时刻的 β.
  • 上述评估可以指导用户根据纵向抗剪标准进行剪力连接件的优化.
  • 给定横截面抵抗的垂直剪切基于板的贡献进行评估 (根据 AS2327), 结构钢 (根据 AS4100) 和剪力接头 (根据 AS2327).
  • 用户可以指定在抗剪能力计算中是否考虑或忽略混凝土板的剪切贡献.
  • 程序支持两种类型的剪力连接器，即. 剪力钉和结构螺栓.
  • 程序输出向用户提供有关剪力连接器的详细规定的提示，即. 最少的一天. 连接器的, 最小和最大允许间距, 边缘距离, 行数等.

梁的适用性设计

• • 适用性计算涉及在以下情况下的挠度估计:
    • 施工阶段 (仅钢梁)
    • 服务阶段-短期效应 (复合截面)
    • 服务阶段——收缩造成的长期影响 (复合截面)
    • 蠕变导致的服务阶段长期影响 (复合截面)
  • 该程序能够根据未开裂截面或开裂截面的理论计算上述情况的挠度. 用户可以选择指定截面类型，即. 破裂或未破裂.
  • 以未开裂截面为基础进行分析时, 程序评估混凝土结构钢的转换区域，然后评估挠度计算所需的其他截面属性.
  • 开裂截面分析是基于在复合截面中忽略混凝土的假设.
  • 对上述情况计算总挠度，将其视为给定横截面的允许挠度，并与实际挠度进行比较.

请注意此空间，以获取有关复合列的类似演练的下一篇博客.