钢一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。同钢筋混凝土结构相比，可以减轻自重，减小地震作用，减小构件截面尺寸，增加有效使用空问，降低基础造价，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加构件和结构的延性等。同钢结构相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性。钢一混凝土组合梁结构在高层建筑、工业厂房和桥梁结构等领域显现出广阔的应用前景 。组合梁的设计最常用以弹性理论和塑性理论为基础的简化计算方法。合理地应用塑性法和弹性法对推广组合梁的应用有着积极的意义。而确定组合梁的设计方法的关键问题则是组合梁的截面特征。

1 弹性设计理论和塑性设计理论 

1．1 弹性设计理论
组合梁设计的弹性设计理论是以下列假定进行计算的：(1)符合平截面假定；(2)钢材与混凝土两种材料均认为理想的弹性体；(3)钢与混凝土相互之间的连接是可靠的，虽有较微小的滑移，可忽略不计；(4)当钢筋混凝土板有混凝土板托时，截面计算可不考虑混凝土板托的影响；(5)不考虑混凝土开裂后的影响。
1．2 塑性设计理论
组合梁设计的塑性设计理论是以下列假定进行计算的：(1)塑性中和轴以下的全部型钢截面面积为拉应力且达到 ；(2)塑性中和轴以上的全部型钢截面面积为压应力亦达到 ；(3)塑性中和轴以下的混凝土面积开裂时，不考虑其受力；(4)塑性中和轴以上的混凝土面积，其应力达到混凝土的弯曲抗压强度设计值 ；(5)当钢筋混凝土板内有混凝土
板托时，计算截面不考虑混凝土板托的影响。
1．3 塑性设计方法和弹性设计方法的比较与分析
弹性设计要求材料为理想的弹性体，而钢和混凝土是弹塑性体，当其应力达到屈服强度时，截面发生塑性变形，这时候截面还可以继续承载。我国规范规定，当钢梁拉应力小于钢材的屈服点及混凝土最大压应力0．5倍的轴心抗压设计强度时，按弹性理论分析计算才是正确的。因此按弹性理论分析，在使用阶段才是比较符合实际情况。
塑性设计的前提条件是形成塑性铰。塑性设计方法假定的(1)(2)(4)条就是保证塑性铰的形成。荷载增加很大时，钢梁一部分产生塑性化，在塑性铰处作用的弯矩等于构件的全部塑性弯矩，使塑性铰能充分转动、变形，最终形成破坏机构。
弹性设计方法由于未考虑塑性变形发展带来的强度潜力，承载力趋于保守。故组合梁设计中在满足其它外部条件下尽可能采用塑性设计方法。
塑性铰的性能与组合梁的抗弯承载力有着密切的关系。组合梁截面的特性决定了塑性铰的转动性能。因此组合梁
的截面特征对组合梁的设计方法有着关键的作用。

2 组合梁截面的划分 

2．1 我国规范对组合粱截面的划分
正如前面所述不论弹性设计方法还是塑性设计方法都是建立在一定条件上的。我国规范为了划定塑性设计方法的适用范围我国钢结构规范中引进了密实截面 和纤细截面的概念，并指出密实截面可以用塑性理论分析计算，纤细截面应该采用弹性理论分析计算?我国规范规定当钢梁截面(或钢梁部分截面)处于受压状态时必须满足表1的要求才是密实截面。

2．2 欧洲规范4对组合梁截面的划分
欧洲规范4根据组合梁截面的转动能力将截面划分为4类(见图1)：
第一类截面：截面能够形成塑性铰具有满足塑性分析所需要的转动能力，截面的最大承载能力大于全塑性弯矩；第
二类截面：截面的最大承载能力能够达到全塑性弯矩，但塑性铰的转动受到局部屈曲或者混凝土破坏的限值；第三类截面：钢梁的最大压力能够达到屈服强度，但局部屈曲阻碍了塑性抗弯能力的发展，截面的最大抗弯能力仅能达到弹性弯矩；第四类截面：细长形截面，钢梁受压截面的严重屈曲使其不能达到屈服强度，截面的最大承载力不能达到弹性弯矩。

EC4根据钢粱腹板和受压翼缘的高厚比和宽厚比，建立了截面分类的标准，见表2：

2．3 我国规范和欧洲规范4截面划分标准的比较
通过分析比较，我国规范中的密实截面相当于欧洲规范4中的第一类截面。由划分标准来看对于欧洲规范4中的第一、二类截面可采用塑性分析法进行承载力的计算，三四类截面采用弹性分析法进行承载力的计算。我国规范当组合梁的截面尺寸满足塑性设计条件时，可采用塑性分析法进行承载力的计算，其余情况应采用弹性分析法计算组合梁的截面承载力。与欧洲规范相比，我国规范对钢粱受压区板件的宽厚比要求要保守些 对于不符合我国规范塑性设计要求的截面，参照钢梁设计方法考虑局部塑性发展町通过设置加劲肋来控制局部屈曲。但是这样做没有考虑钢梁翼缘受压所产生的局部失稳，方法不够严谨。欧洲规范中引进了中和轴位置系数α，较好的描述了局部失稳对组合梁承载力的影响，值得借鉴。

3 结束语 

在满足其它外部条件下，组合梁的设计方法取决于其截面转动能力。我国规范规定只有密实截面才能采用塑性设计方法，其它情况只能采用弹性设计方法，这种规定偏于保守：塑性设计方法考虑了截面的塑性发展可提高截面的承
载力，更符合实际情况，应尽可能的采用塑性设计方法。我国GB50017—2003，JGJ99—98，DL／T5085—1999规定：组合梁中钢梁的受压区，其板件的宽厚比应该满足塑性设计的要求，但是在应用中板件宽厚比不一定都能满足塑性设计要求。对于截面具备一定转动能力但是不满足塑性设计要求的，考虑截面的局部塑性发展，此时可采用设置加劲肋的办法来控制局部屈曲，也可参考欧洲规范的第二和第三类截面来设计组合梁。对于受压后严重屈曲的截面(如欧洲规范4中的第四类截面)只能采用弹性设计方法。
参考文献
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