11.3 抗剪连接件的计算

11.3.1 组合梁的抗剪连接件宜采用栓钉，也可采用槽钢、弯筋或有可靠依据的其他类型连接件。栓钉、槽钢及弯筋连接件的设置方式如图11.3.1所示；一个抗剪连接件的承载力设计值由下列公式确定：

连接件的外形及设置方向

图11.3.1 连接件的外形及设置方向

1 圆柱头焊钉（栓钉）连接件：

式中 E_c——混凝土的弹性模量；
A_s——圆柱头焊钉（栓钉）钉杆截面面积；
f——圆柱头焊钉（栓钉）抗拉强度设计值；
γ——栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比。
当栓钉材料性能等级为4.6级时，取f＝215(N/mm²)，γ＝1.67。
2 槽钢连接件：

式中 t——槽钢翼缘的平均厚度；
t_w——槽钢腹板的厚度；
l_c——槽钢的长度。
槽钢连接件通过肢尖肢背两条通长角焊缝与钢梁连接，角焊缝按承受该连接件的抗剪承载力设计值N_v^c进行计算。
3 弯筋连接件：

式中 A_st——弯筋的截面面积；
f_st——弯筋的抗拉强度设计值。
11.3.2 对于用压型钢板混凝土组合板做翼板的组合梁（图11.3.2），其栓钉连接件的抗剪承载力设计值应分别按以下两种情况予以降低：

图11.3.2 用压型钢板混凝土组合板做翼板的组合梁

1 当压型钢板肋平行于钢梁布置(图11.3.2a)，b_w/h_e＜1.5时，按公式(11.3.1-1)算得的N_v^c应乘以折减系数β_v后取用。β_v值按下式计算：

式中 b_w——混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽度小于下部宽度时(图11.3.2c)，改取上部宽度；
h_e——混凝土凸肋高度；
h_d——栓钉高度。
2 当压型钢板肋垂直于钢梁布置时（图11.3.2b），栓钉抗剪连接件承载力设计值的折减系数按下式计算：

式中 n₀——在梁某截面处一个肋中布置的栓钉数，当多于3个时，按3个计算。
11.3.3 位于负弯矩区段的抗剪连接件，其抗剪承载力设计值N_v^c应乘以折减系数0.9（中间支座两侧）和0.8（悬臂部分）。
11.3.4 抗剪连接件的计算，应以弯矩绝对值最大点及零弯矩点为界限，划分为若干个剪跨区(图11.3.4)，逐段进行。每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力V_s按下列方法确定：

图11.3.4 连续梁剪跨区划分图

1 位于正弯矩区段的剪跨，V_s取Af和b_eh_c1f_c中的较小者。
2 位于负弯矩区段的剪跨：

按照完全抗剪连接设计时，每个剪跨区段内需要的连接件总数n_f，按下式计算：

部分抗剪连接组合梁，其连接件的实配个数不得少于n_f的50％。
按公式(11.3.4-2)算得的连接件数量，可在对应的剪跨区段内均匀布置。当在此剪跨区段内有较大集中荷载作用时，应将连接件个数n_f按剪力图面积比例分配后再各自均匀布置。
注：当采用栓钉和槽钢抗剪件时，在图11.3.4中可将剪跨区m₂和m₃、m₄和m₅分别合并为一个区配置抗剪连接件，合并为一个区段后的V_s＝b_eh_c1＋A_stf_st。建议在合并区内采用完伞抗剪连接。

条文说明

11.3.1 连接件的抗剪承载力设计值是通过推导与试验所决定的。
1 圆柱头焊钉(栓钉)连接件：试验表明，栓钉在混凝土中的抗剪工作类似于弹性地基梁，在栓钉根部混凝土受局部承压作用，因而影响抗剪承载力的主要因素有：
1)栓钉的直径d(或栓钉的截面积A_s＝πd²/4)；
2)混凝土的弹性模量E_c；
3)混凝土的强度等级。
当栓钉长度为直径4倍以上时，栓钉抗剪承载力为：

该公式既可用于普通混凝土，也可用于轻骨料混凝土。
考虑可靠度的因素后，公式(76)中的f_c^实际除应以混凝土的轴心抗压强度f_c代替外，尚应乘以折减系数0.85，这样就得到条文中的栓钉抗剪承载力设计公式(11.3.1-1)。
试验研究表明，栓钉的抗剪承载力并非随着混凝土强度的提高而无限地提高，存在一个与栓钉抗拉强度有关的上限值。根据欧洲钢结构协会1981年组合结构规范等资料，其承载力的限制条件为0.7A_sf_u，约相当于栓钉的极限抗剪强度。但在编制GBJ 17-88规范时，认为经验不足，将f_u(抗拉强度)改为f_y(屈服强度)，再引入抗力分项系数成为f。GBJ 17-88规范发行以来，设计者发现N^c_v均由≤0.7A_sf控制，导致使用栓钉数量过多。现本规范改为“≤0.7A_sγf”。
γ为栓钉材料抗拉强度与屈服强度(均用最小规定值)之比。按国标《圆柱头焊钉》GB/T 10433，当栓钉材料性能等级为4.6级时，。
2 槽钢连接件：其工作性能与栓钉相似，混凝土对其影响的因素亦相同，只是槽钢连接件根部的混凝土局部承压区局限于槽钢上翼缘下表面范围内。各国规范中采用的公式基本上是一致的，我国在这方面的试验也极为接沂，即：

考虑可靠度的因素后，公式(77)中的f_c^实际除应以混凝土的轴心抗压强度设计值f_c代替外，尚应再乘以折减系数0.85，这样就得到条文中的抗剪承载力设计值公式(11.3.1-2)。
3 弯筋连接件：弯起钢筋的抗剪作用主要是通过与混凝土锚固而获得的，当弯起钢筋的锚固长度在构造上满足要求后，影响抗剪承载力的主要因素便是弯起钢筋的截面面积和弯起钢筋的强度等级。试验与分析表明，当弯起钢筋的弯起角度为35°～55°时，弯起角度的因素可以忽略不计，其抗剪承载力设计值为：

试验表明，实测结果与按公式(78)计算结果之比在1.2以上，故其抗剪承载力设计值的计算公式除将弯起钢筋的屈服强度f_y改用抗拉强度设计值f_st外，不再乘折减系数，这样就得到条文中的抗剪承载力设计值计算公式(11.3.1-3)。
11.3.2 用压型钢板混凝土组合板时，其抗剪连接件一般用栓钉。由于栓钉需穿过压型钢板而焊接至钢梁上，且栓钉根部周围没有混凝土的约束，当压型钢板肋垂直于钢梁时，由压型钢板的波纹形成的混凝土肋是不连续的，故对栓钉的抗剪承载力应予折减。本条规定的折减系数是根据试验分析而得出的。
11.3.3 当栓钉位于负弯矩区时，混凝土翼板处于受拉状态，栓钉周围的混凝土对其约束程度不如正弯矩区的栓钉受到周围混凝土约束程度高，故位于负弯矩区的栓钉抗剪承载力亦应予折减。
11.3.4 试验研究表明，栓钉等柔性抗剪连接件具有很好的剪力重分布能力，所以没有必要按照剪力图布置连接件，这给设计和施工带来了极大的方便。对于简支组合梁，可以按照11.3.4条所计算的连接件个数均匀布置在最大正弯矩截面至零弯矩截面之间。对于连续组合梁，可以将按照11.3.4条所计算的连接件个数分别在m₁、(m₂＋m₃)、(m₄＋m₅)区段内均匀布置，但应注意在各区段内混凝土翼板隔离体的平衡。

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