钢结构设计标准 GB50017-2017
14.3 抗剪连接件的计算
14.3.1 组合梁的抗剪连接件宜采用圆柱头焊钉，也可采用槽钢或有可靠依据的其他类型连接件(图14.3.1)。单个抗剪连接件的受剪承载力设计值应由下列公式确定：
1 圆柱头焊钉连接件：
图14.3.1 连接件的外形
式中：Ec——混凝土的弹性模量(N/mm²)；
As——圆柱头焊钉钉杆截面面积(mm²)；
fu——圆柱头焊钉极限抗拉强度设计值，需满足现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的要求(N/mm²)。
2 槽钢连接件：
式中：t——槽钢翼缘的平均厚度(mm)；
tw——槽钢腹板的厚度(mm)；
lc——槽钢的长度(mm)。
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受剪承载力设计值Ncv进行计算。
14.3.2 对于用压型钢板混凝土组合板做翼板的组合梁(图14.3.2)，其焊钉连接件的受剪承载力设计值应分别按以下两种情况予以降低：
图14.3.2 用压型钢板作混凝土翼板底模的组合梁
1 当压型钢板肋平行于钢梁布置[图14.3.2(a)]，bw/he＜1.5时，按本标准式(14.3.1-1)算得的Ncv应乘以折减系数βv后取用。βv值按下式计算：
式中：bw——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14.3.2(c)]，改取上部宽度(mm)；
he——混凝土凸肋高度(mm)；
hd——焊钉高度(mm)。
2 当压型钢板肋垂直于钢梁布置时[图14.3.2(b)]，焊钉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焊钉数，当多于3个时，按3个计算。
14.3.3 位于负弯矩区段的抗剪连接件，其受剪承载力设计值Ncv应乘以折减系数0.9。
14.3.4 当采用柔性抗剪连接件时，抗剪连接件的计算应以弯矩绝对值最大点及支座为界限，划分为若干个区段(图14.3.4)，逐段进行布置。每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力Vs应按下列公式确定：
图14.3.4 连续梁剪跨区划分图
1 正弯矩最大点到边支座区段，即m1区段，Vs取Af和behc1fc中的较小者。
2 正弯矩最大点到中支座(负弯矩最大点)区段，即m²和m3区段：
按完全抗剪连接设计时，每个剪跨区段内需要的连接件总数nf，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nf的50％。
按式(14.3.4-2)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nf按剪力图面积比例分配后再各自均匀布置。
1 圆柱头焊钉连接件：
图14.3.1 连接件的外形
As——圆柱头焊钉钉杆截面面积(mm²)；
fu——圆柱头焊钉极限抗拉强度设计值，需满足现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的要求(N/mm²)。
2 槽钢连接件：
tw——槽钢腹板的厚度(mm)；
lc——槽钢的长度(mm)。
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受剪承载力设计值Ncv进行计算。
14.3.2 对于用压型钢板混凝土组合板做翼板的组合梁(图14.3.2)，其焊钉连接件的受剪承载力设计值应分别按以下两种情况予以降低：
图14.3.2 用压型钢板作混凝土翼板底模的组合梁
he——混凝土凸肋高度(mm)；
hd——焊钉高度(mm)。
2 当压型钢板肋垂直于钢梁布置时[图14.3.2(b)]，焊钉连接件承载力设计值的折减系数按下式计算：
14.3.3 位于负弯矩区段的抗剪连接件，其受剪承载力设计值Ncv应乘以折减系数0.9。
14.3.4 当采用柔性抗剪连接件时，抗剪连接件的计算应以弯矩绝对值最大点及支座为界限，划分为若干个区段(图14.3.4)，逐段进行布置。每个剪跨区段内钢梁与混凝土翼板交界面的纵向剪力Vs应按下列公式确定：
图14.3.4 连续梁剪跨区划分图
2 正弯矩最大点到中支座(负弯矩最大点)区段，即m²和m3区段：
按完全抗剪连接设计时，每个剪跨区段内需要的连接件总数nf，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nf的50％。
按式(14.3.4-2)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nf按剪力图面积比例分配后再各自均匀布置。
条文说明
14.3.1 目前应用最广泛的抗剪连接件为圆柱头焊钉连接件，在没有条件使用焊钉连接件的地区，可以采用槽钢连接件代替。原规范中给出的弯筋连接件施工不便，质量难以保证，不推荐使用，故此次修订取消了弯筋连接件的相关条文内容。
本条给出的连接件受剪承载力设计值计算公式是通过推导与试验确定的。
1 圆柱头焊钉连接件：试验表明，焊钉在混凝土中的抗剪工作类似于弹性地基梁，在焊钉根部混凝土受局部承压作用，因而影响受剪承载力的主要因素有：焊钉的直径(或焊钉的截面积As＝d2/4)、混凝土的弹性模量Ec以及混凝土的强度等级。当焊钉长度为直径的4倍以上时，焊钉受剪承载力为：
本条给出的连接件受剪承载力设计值计算公式是通过推导与试验确定的。
1 圆柱头焊钉连接件：试验表明，焊钉在混凝土中的抗剪工作类似于弹性地基梁，在焊钉根部混凝土受局部承压作用，因而影响受剪承载力的主要因素有：焊钉的直径(或焊钉的截面积As＝d2/4)、混凝土的弹性模量Ec以及混凝土的强度等级。当焊钉长度为直径的4倍以上时，焊钉受剪承载力为：
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，式(73)中的fActualc除应以混凝土的轴心抗压强度fc代替外，尚应乘以折减系数0.85，这样就得到条文中的焊钉受剪承载力设计公式(14.3.1-1)。
试验研究表明，焊钉的受剪承载力并非随着混凝土强度的提高而无限提高，存在一个与焊钉抗拉强度有关的上限值，该上限值为0.7Asfu，约相当于焊钉的极限抗剪强度。根据现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的相关规定，圆柱头焊钉的极限强度设计值fu不得小于400MPa。本次标准修订采用焊钉极限抗剪强度fu替代了原规范公式中的γf，两者相差了一个抗力分项系数，修订后的新公式物理意义更明确，计算更简便，和试验结果吻合更好，且和欧洲钢结构设计规范EC3:De-sign of steel structures的建议公式一致。
2 槽钢连接件：其工作性能与焊钉相似，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近，即：
考虑可靠度的因素后，式(73)中的fActualc除应以混凝土的轴心抗压强度fc代替外，尚应乘以折减系数0.85，这样就得到条文中的焊钉受剪承载力设计公式(14.3.1-1)。
试验研究表明，焊钉的受剪承载力并非随着混凝土强度的提高而无限提高，存在一个与焊钉抗拉强度有关的上限值，该上限值为0.7Asfu，约相当于焊钉的极限抗剪强度。根据现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的相关规定，圆柱头焊钉的极限强度设计值fu不得小于400MPa。本次标准修订采用焊钉极限抗剪强度fu替代了原规范公式中的γf，两者相差了一个抗力分项系数，修订后的新公式物理意义更明确，计算更简便，和试验结果吻合更好，且和欧洲钢结构设计规范EC3:De-sign of steel structures的建议公式一致。
2 槽钢连接件：其工作性能与焊钉相似，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近，即：
考虑可靠度的因素后，式(74)中fActualc除应以混凝土的轴心抗压强度设计值fc代替外，尚应再乘以折减系数0.85，这样就得到条文中的受剪承载力设计值公式(14.3.1-2)。
抗剪连接件起抗剪和抗拔作用，一般情况下，连接件的抗拔要求自然满足，不需要专门验算。在负弯矩区，为了释放混凝土板的拉应力，也可以采用只有抗拔作用而无抗剪作用的特殊连接件。
14.3.2 采用压型钢板混凝土组合板时，其抗剪连接件一般用圆柱头焊钉。由于焊钉需穿过压型钢板而焊接至钢梁上，且焊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，故对焊钉的受剪承载力应予以折减。本条规定的折减系数是根据试验分析而得到的。
14.3.3 当焊钉位于负弯矩区时，混凝土翼缘处于受拉状态，焊钉周围的混凝土对其约束程度不如位于正弯矩区的焊钉受到其周围混凝土的约束程度高，故位于负弯矩区的焊钉受剪承载力也应予以折减。
14.3.4 试验研究表明，焊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。原规范以最大正、负弯矩截面以及零弯矩截面作为界限，把组合梁分为若干剪跨区段，然后在每个剪跨区段进行均匀布置，但这样划分对于连续组合梁仍然不太方便，同时也没有充分发挥柔性抗剪连接件良好的剪力重分布能力。此次修订为了进一步方便设计人员设计，进一步合并剪跨区段，以最大弯矩点和支座为界限划分区段，并在每个区段内均匀布置连接件，计算时应注意在各区段内混凝土翼板隔离体的平衡。
抗剪连接件起抗剪和抗拔作用，一般情况下，连接件的抗拔要求自然满足，不需要专门验算。在负弯矩区，为了释放混凝土板的拉应力，也可以采用只有抗拔作用而无抗剪作用的特殊连接件。
14.3.2 采用压型钢板混凝土组合板时，其抗剪连接件一般用圆柱头焊钉。由于焊钉需穿过压型钢板而焊接至钢梁上，且焊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，故对焊钉的受剪承载力应予以折减。本条规定的折减系数是根据试验分析而得到的。
14.3.3 当焊钉位于负弯矩区时，混凝土翼缘处于受拉状态，焊钉周围的混凝土对其约束程度不如位于正弯矩区的焊钉受到其周围混凝土的约束程度高，故位于负弯矩区的焊钉受剪承载力也应予以折减。
14.3.4 试验研究表明，焊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。原规范以最大正、负弯矩截面以及零弯矩截面作为界限，把组合梁分为若干剪跨区段，然后在每个剪跨区段进行均匀布置，但这样划分对于连续组合梁仍然不太方便，同时也没有充分发挥柔性抗剪连接件良好的剪力重分布能力。此次修订为了进一步方便设计人员设计，进一步合并剪跨区段，以最大弯矩点和支座为界限划分区段，并在每个区段内均匀布置连接件，计算时应注意在各区段内混凝土翼板隔离体的平衡。
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