本书通过钢—轻骨料混凝土组合梁试验介绍了钢—轻骨料混凝土组合梁的抗弯性能和组合梁中栓钉的抗剪性能，提出了钢—轻骨料混凝土组合梁的承载能力和变形计算方法、栓钉的承载力计算方法，分析了钢—轻骨料混凝土组合梁的承载能力和挠度因素，阐述了钢—轻骨料混凝土连续组合梁的变形性能等。本书可供土木工程技术人员、科研人员及有关专业师生参考。
与本书研究内容有关的项目及编号：
1.建设部项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁试验研究”（05-k5-10）
2.吉林省科技厅项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁的理论与试验研究”(20050531)
3.吉林省交通厅项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁的应用研究”（2005-1-18）
4.吉林省科技厅项目：“北方寒地节能抗震住宅关键技术研究”（201205083）
5.吉林省教育厅项目：“轻钢结构节能一体化技术体系研究”（吉教合字[2009]第185号）
钢—轻骨料混凝土组合结构是在钢—混凝土组合结构和轻骨料混凝土结构的基础上发展起来的一种新型组合结构。钢—轻骨料混凝土组合梁具有节约钢材、截面受力合理、结构自重小、构件整体稳定性好、延性好等优点，可增加结构跨度或层高，降低基础处理费用，获得较好的经济效益和社会效益。同时，使用轻骨料代替天然骨料配制混凝土，可以减少对天然骨料资源的消耗，保护环境，有利于可持续发展。钢—轻骨料混凝土组合结构更适应建筑物向高度更高、跨度更大的方向发展的需求。因此，钢—轻骨料混凝土组合结构是一种理想的结构体系，具有很好的发展前景。
试验研究和理论分析表明，钢 — 轻骨料混凝土组合梁是一种安全、高效、经济及施工方便的结构形式，适用于多高层建筑结构及大跨度桥梁结构，在大中跨度桥梁建设中具有很强的竞争力，市场前景广阔。我国北方寒冷地区，施工工期较短，钢 — 轻骨料混凝土组合梁具有施工速度快、对施
工机械要求低的优点，推广这种结构对于加快公路、铁路建设及房屋建设具有重要意义。
作者对钢 — 轻骨料混凝土组合梁的力学性能做了试验和理论研究，主要
研究工作和成果包括：①对钢 — 轻骨料混凝土组合梁中抗剪连接件做了试验研究，分析了抗剪连接件受力过程中界面的滑移特性，给出了抗剪连接件极限承载力的计算方法；②开展钢 — 轻骨料混凝土组合梁的模型试验，探讨了组合梁的界面滑移性能、挠度曲线和延性等参数的变化规律；③对钢—轻骨料混凝土组合梁的变形性能做了研究，提出了组合梁极限承载力和变形的实用计算方法；④开展体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁的试验研究，探讨了体外预应力连续组合梁的变形计算方法。
本书共分10章，分别介绍了钢 — 轻骨料混凝土组合梁连接件的抗剪性能、梁的抗弯性能及体外预应力组合连续梁的变形性能，详细阐述了相关的试验工作、力学行为分析和计算方法等。研究生刘东辉、赵庆明、闻玉辉和夏法磊等在本书相关试验研究和模拟分析中做了大量的工作，在此表示诚挚感谢。本书是作者在多年的研究工作基础上完成的，由于作者水平所限，书中难免存在缺点和不足之处，欢迎读者提出宝贵意见。
吉林建筑大学建工学院院长，资深教授，博士生导师，吉林省建筑工程专家，在国外核心期刊发表数十篇论文，出版专著数部，承担建设部等科研课题多项。
1 绪 论
1.1 引言
1.2 钢—混凝土组合梁在国内外的发展及应用
1.3 轻骨料混凝土结构
1.4 钢—轻骨料混凝土组合梁国内外研究现状
2 钢—轻骨料混凝土组合梁的有效宽度分析
2.1 计算方法简介
2.2 影响有效宽度的因素
2.3 各国规范对组合梁翼板有效宽度的规定
2.4 翼缘板有效宽度分析
2.5 钢—轻骨料混凝土组合梁有效宽度分析
2.6 钢—轻骨料混凝土组合梁考虑滑移的有效宽度分析
2.7 小结
3 钢 — 轻骨料混凝土连接件推出试验
3.1 推出试件的设计与制作
3.2 材料性能
3.3 推出试验
3.4 小结
4 推出试验结果分析
4.1 试验测量结果
4.2 推出试件受力模型及破坏形态
4.3 栓钉连接件荷载—滑移分析
4.4 轻骨料混凝土板的掀起分析
4.5 界面滑移分析
4.6 小结
5 钢—轻骨料混凝土栓钉连接件承载力分析
5.1 栓钉连接件的工作机理
5.2 钢材本构关系
5.3 栓钉连接件施加反力计算
5.4 计算结果分析
5.5 计算结果与试验结果的对比分析
5.6 栓钉连接件承载能力分析
5.7 小结
6 钢 — 轻骨料混凝土组合梁模型试验
6.1 试件的设计与制作
6.2 轻骨料混凝土组合试验梁材料性能
6.3 轻骨料混凝土组合梁试验测试
6.4 小结
7 钢—轻骨料混凝土组合梁试验结果分析
7.1 试件破坏形式
7.2 荷载—位移曲线
7.3 轻骨料混凝土荷载—应变曲线
7.4 钢梁荷载—应变曲线
7.5 钢梁和轻骨料混凝土板跨中截面的应变分布
7.6 轻骨料混凝土板跨中宽度方向应变分布
7.7 轻骨料混凝土组合梁滑移曲线
7.8 轻骨料混凝土组合梁挠度分布曲线
7.9 轻骨料混凝土组合梁与普通混凝土组合梁延性对比分析
7.10 小结
8 钢—轻骨料混凝土组合梁抗弯承载力分析
8.1 组合梁材料本构关系
8.2 滑移效应对组合梁承载力的影响分析
8.3 轻骨料混凝土组合梁弹性抗弯承载力分析
8.4 轻骨料混凝土组合梁塑性抗弯承载力分析
8.5 有效宽度对极限抗弯承载力的影响
8.6 钢—轻骨料混凝土简支组合梁的M—φ关系
8.7 轻骨料混凝土组合梁抗弯承载力实用计算方法
8.8 小结
9 钢—轻骨料混凝土组合梁变形计算
9.1 有效宽度对钢-轻骨料混凝土组合梁挠度的影响
9.2 抗剪连接件对钢—轻骨料混凝土组合梁挠度的影响
9.3 滑移效应对钢—轻骨料混凝土组合梁挠度的影响
9.4 轻骨料混凝土组合梁实用变形计算方法
9.5 小结
10 体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁变形性能
10.1 影响体外预应力钢—轻骨料混凝土组合梁变形性能的因素
10.2 体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁变形性能
10.3 体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁试验分析
10.4 体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁有限元模拟分析
10.5 计算结果分析
10.6 小结
参考文献
作者从2005年开始，围绕钢 — 轻骨料混凝土组合梁的工作性能及力学行为开展了如下几项主要研究工作。
（1）基于弹性理论，采用能量变分法分析了钢 — 轻骨料混凝土组合梁的翼缘有效宽度，分别推导了不考虑滑移影响和考虑滑移影响的混凝土板翼缘有效宽度计算公式，研究了翼缘有效宽度沿梁跨度方向的分布规律，为钢—轻骨料混凝土组合梁的弹性理论分析提供了依据。
（2）利用弹性理论分析方法建立了钢 — 轻骨料混凝土组合梁滑移位移模型，推导了考虑界面滑移效应影响的轻骨料混凝土组合梁挠度和滑移控制微分方程，给出了考虑交界面滑移效应的简支组合梁在跨中对称荷载、跨中集中荷载及均布荷载作用下的轻骨料混凝土组合梁挠度和界面滑移方程的解析表达式。考虑滑移效应影响时，轻骨料混凝土组合梁的曲率与弯矩已不再是初等梁理论中的关系，而是增加了附加弯矩修正项。本书推导了考虑滑移效应的附加弯矩的表达式。它与滑移位移的一阶导数有关。利用附加弯矩，可以方便地采用材料力学挠度计算公式计算滑移对组合梁挠
度的影响。
（3）建立了计算栓钉的力学模型，采用基于栓钉实测变形值给栓钉施加反力的分析方法，对栓钉的变形及承载力进行了分析，研究了在轻骨料混凝土中影响栓钉连接件承载力的因素，给出了适合轻骨料混凝土组合梁中栓钉的荷载滑移关系，计算结果与实测结果吻合较好。
（4）分析影响栓钉抗剪承载力的因素，进行了栓钉抗剪承载力计算值与实测值的比较，结果表明，我国现行规范栓钉抗剪承载力计算公式可以直接用于轻骨料混凝土的组合梁设计，规范计算值与推出试验值比较接近，且偏于安全。
（5）分析了影响钢—轻骨料混凝土简支组合梁的受弯承载能力的因素，指出了采用现行规范计算钢—轻骨料混凝土简支组合梁的受弯承载能力，尤其在正常使用极限状态下弹性抗弯承载力计算值偏大，结构偏于不安全，故有必要对轻骨料混凝土组合梁考虑滑移影响的附加抗弯承载力降低值的计算作进一步研究。
（6）分析了影响钢 — 轻骨料混凝土简支组合梁挠度的因素，指出了在正常使用极限状态下采用现行规范给出的折减刚度法计算钢—轻骨料混凝土简支组合梁的挠度计算值偏小，结构偏于不安全。
（7）进行了10个在轻骨料混凝土中栓钉试件的推出试验，研究了钢—轻骨料混凝土组合梁的界面滑移效应，分析了几种典型的栓钉连接件荷载滑移曲线，给出了适合轻骨料混凝土组合梁的栓钉连接件荷载滑移曲线。
（8）进行了2根试件钢 — 轻骨料混凝土简支组合梁的静载试验，采用两点对称施加集中荷载的方法研究了钢与轻骨料混凝土翼缘板间剪切滑移、混凝土翼缘板的剪力滞后现象、截面的应变变化规律，得到了一些有价值的结论。
（9）进行了体外预应力钢 — 轻骨料混凝土组合连续梁试验研究，探讨了该连续梁的变形性能，并进行了模拟分析。
钢—轻骨料混凝土组合梁具有良好的结构性能，作者的工作只取得了初步的研究成果，相关的研究工作需要进一步开展：①钢—轻骨料混凝土组合梁极限抗弯承载力的试验值小于计算值，滑移效应对钢—轻骨料混凝土组合梁的极限抗弯承载力影响尚不能忽略，上述结论尚缺少大量试验数据
的验证，因此，钢—轻骨料混凝土组合梁极限抗弯承载力尚有待进一步研究；②作者给出的钢—轻骨料混凝土组合梁短期荷载作用下的变形计算公式，并没有考虑混凝土的收缩、徐变及温度效应，理论公式有待于试验进一步验证；③钢—轻骨料混凝土连续组合梁计算理论还有待进一步研究；④钢—轻骨料混凝土组合梁的动力工作性能研究，在动力荷载作用下的剪力滞效应、有效宽度分布规律以及界面滑移规律等均有待进一步深入探讨。此外，钢—轻骨料混凝土组合梁中连接件的疲劳问题也值得研究。
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