一．引言
在幕墻支承結(jié)構(gòu)和鋁合金門窗骨架設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省鋁合金用量、降低成本，往往采用鋼、鋁組合截面的桿件，外露部分采用鋁合金型材，隱蔽部分亦即主要受力部分采用鋼型材，這樣，即達(dá)到了外表美觀靚麗、截面小巧而承載能力高、造價(jià)又低廉的目的。另外，在幕墻加固工程中，鋼鋁組合截面也時(shí)有應(yīng)用。
鋼、鋁組合截面的形式，一般常用的不外乎如圖 1所示的兩種。其中 a所示的是將鋼型材川入鋁合金型材的腔內(nèi)；而 b所示是鋼、鋁合金型材并列，二者截面一般有一個(gè)共同的對(duì)稱軸。
對(duì)于這兩種截面形式，視鋼、鋁型材的組合方式，又可分為疊合式和組合式兩種。所謂疊合式，即鋼、鋁型材之間不加連接，僅僅從構(gòu)造上能保證二者同時(shí)受力即可；而組合式和疊合式不同，它是在鋼、鋁型材之間用物理的或化學(xué)的方法將二者緊密相連的組合形式。由于這兩種截面的組合方式不同，所以在受力后的表現(xiàn)也不同，設(shè)計(jì)計(jì)算方法也完全不同，下面分別予以介紹。
二．疊合式截面桿件的設(shè)計(jì)
當(dāng)其在橫向力作用下受彎時(shí)，桿件將發(fā)生彎曲變形。由于鋼、鋁型材之間不加連接，因此，在二者接觸面間無任何約束（忽略摩擦），當(dāng)桿件發(fā)生彎曲變形時(shí)，在接觸面間，二者會(huì)產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，受荷前在同一豎向截面內(nèi)的abcd亦不在同一截面了，可見，此時(shí)的受彎桿件，已不符合“平截面的假定”條件，因此，二者已不能按一體進(jìn)行計(jì)算了。
考慮到鋼、鋁型材受荷后，截面未脫開，二者有著共同的邊界約束條件，在正常受力情況下，變形在彈性范圍內(nèi)，因此二者各自沿自身截面中和軸產(chǎn)生撓曲，且，二者產(chǎn)生的撓度相等。所以：
亦即，二者分配的荷載與其剛度成正比，于是有：
ql=；qg=
若以內(nèi)力的形式來表達(dá)，亦可寫成如下的形式：
Ml=；Mg=
Nl=；Ng=
其中：M， N-----總彎矩，總軸力
Ml，Nl-----鋁合金型材分配的彎矩，軸力
Mg，Ng-----鋼型材分配的彎矩，軸力
Al，Ag-----鋁合金型材截面面積，鋼型材截面面積
據(jù)此即可對(duì)疊合式截面桿件進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
三．組合式截面桿件的設(shè)計(jì)：
當(dāng)在鋁合金型材和鋼型材接合面處設(shè)置抗剪連接件，以約束在桿件受力變形時(shí)發(fā)生沿接合面的相互錯(cuò)動(dòng)，則二者相當(dāng)于一體一樣。如圖 3, 當(dāng)其在橫向力作用下受彎時(shí)，桿件將發(fā)生彎曲變形，受荷前在同一豎向截面內(nèi)的abcd，彎曲后截面雖然隨之發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但仍然保持在同一平面內(nèi)?？梢姡藭r(shí)的受彎桿件，符合“平截面的假定”條件，因此，二者已不是分別沿自身截面中和軸產(chǎn)生撓曲，而是沿統(tǒng)一的中和軸產(chǎn)生撓曲了，故，應(yīng)該按組合截面進(jìn)行計(jì)算。
1.組合截面幾何參數(shù)的計(jì)算：
由于鋁合金型材和鋼型材的物理力學(xué)性能不同，因此二者的組合不能是二者截面幾何圖形的簡(jiǎn)單的組合，而必須考慮二者彈性模量的不同。如圖 4所示截面，鋁合金型材和鋼型材有一共同的形心軸 y，則組合截面的形心必在此軸上。設(shè)鋁合金型材的截面積為Al0，對(duì)自身形心軸的慣性矩為Ilx0、Ily0；鋼型材的截面積為Ag0，對(duì)自身形心軸的慣性矩為Igx0、Igy0。鋁合金型材和鋼型材彈性模量之比為
αE=
(1). 組合截面面積:
當(dāng)按鋼、鋁分別換算時(shí)：
Ag= Ag0+αEAl0；Al=
(2). 組合截面形心座標(biāo)：設(shè)其座標(biāo)為(x0,y0)，已知
x0=0, 現(xiàn)求y0。設(shè)鋼、鋁截面形心距為 h0，則組合截面形心至鋁截面形心的距離：
當(dāng)按鋼、鋁分別換算時(shí)：
yg0=；yl0=
在幕墻支承結(jié)構(gòu)和鋁合金門窗骨架設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省鋁合金用量、降低成本，往往采用鋼、鋁組合截面的桿件，外露部分采用鋁合金型材，隱蔽部分亦即主要受力部分采用鋼型材，這樣，即達(dá)到了外表美觀靚麗、截面小巧而承載能力高、造價(jià)又低廉的目的。另外，在幕墻加固工程中，鋼鋁組合截面也時(shí)有應(yīng)用。
鋼、鋁組合截面的形式，一般常用的不外乎如圖 1所示的兩種。其中 a所示的是將鋼型材川入鋁合金型材的腔內(nèi)；而 b所示是鋼、鋁合金型材并列，二者截面一般有一個(gè)共同的對(duì)稱軸。
對(duì)于這兩種截面形式，視鋼、鋁型材的組合方式，又可分為疊合式和組合式兩種。所謂疊合式，即鋼、鋁型材之間不加連接，僅僅從構(gòu)造上能保證二者同時(shí)受力即可；而組合式和疊合式不同，它是在鋼、鋁型材之間用物理的或化學(xué)的方法將二者緊密相連的組合形式。由于這兩種截面的組合方式不同，所以在受力后的表現(xiàn)也不同，設(shè)計(jì)計(jì)算方法也完全不同，下面分別予以介紹。
二．疊合式截面桿件的設(shè)計(jì)
當(dāng)其在橫向力作用下受彎時(shí)，桿件將發(fā)生彎曲變形。由于鋼、鋁型材之間不加連接，因此，在二者接觸面間無任何約束（忽略摩擦），當(dāng)桿件發(fā)生彎曲變形時(shí)，在接觸面間，二者會(huì)產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，受荷前在同一豎向截面內(nèi)的abcd亦不在同一截面了，可見，此時(shí)的受彎桿件，已不符合“平截面的假定”條件，因此，二者已不能按一體進(jìn)行計(jì)算了。
考慮到鋼、鋁型材受荷后，截面未脫開，二者有著共同的邊界約束條件，在正常受力情況下，變形在彈性范圍內(nèi)，因此二者各自沿自身截面中和軸產(chǎn)生撓曲，且，二者產(chǎn)生的撓度相等。所以：
亦即，二者分配的荷載與其剛度成正比，于是有：
ql=；qg=
若以內(nèi)力的形式來表達(dá)，亦可寫成如下的形式：
Ml=；Mg=
Nl=；Ng=
其中：M， N-----總彎矩，總軸力
Ml，Nl-----鋁合金型材分配的彎矩，軸力
Mg，Ng-----鋼型材分配的彎矩，軸力
Al，Ag-----鋁合金型材截面面積，鋼型材截面面積
據(jù)此即可對(duì)疊合式截面桿件進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
三．組合式截面桿件的設(shè)計(jì)：
當(dāng)在鋁合金型材和鋼型材接合面處設(shè)置抗剪連接件，以約束在桿件受力變形時(shí)發(fā)生沿接合面的相互錯(cuò)動(dòng)，則二者相當(dāng)于一體一樣。如圖 3, 當(dāng)其在橫向力作用下受彎時(shí)，桿件將發(fā)生彎曲變形，受荷前在同一豎向截面內(nèi)的abcd，彎曲后截面雖然隨之發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但仍然保持在同一平面內(nèi)?？梢姡藭r(shí)的受彎桿件，符合“平截面的假定”條件，因此，二者已不是分別沿自身截面中和軸產(chǎn)生撓曲，而是沿統(tǒng)一的中和軸產(chǎn)生撓曲了，故，應(yīng)該按組合截面進(jìn)行計(jì)算。
1.組合截面幾何參數(shù)的計(jì)算：
由于鋁合金型材和鋼型材的物理力學(xué)性能不同，因此二者的組合不能是二者截面幾何圖形的簡(jiǎn)單的組合，而必須考慮二者彈性模量的不同。如圖 4所示截面，鋁合金型材和鋼型材有一共同的形心軸 y，則組合截面的形心必在此軸上。設(shè)鋁合金型材的截面積為Al0，對(duì)自身形心軸的慣性矩為Ilx0、Ily0；鋼型材的截面積為Ag0，對(duì)自身形心軸的慣性矩為Igx0、Igy0。鋁合金型材和鋼型材彈性模量之比為
αE=
(1). 組合截面面積:
當(dāng)按鋼、鋁分別換算時(shí)：
Ag= Ag0+αEAl0；Al=
(2). 組合截面形心座標(biāo)：設(shè)其座標(biāo)為(x0,y0)，已知
x0=0, 現(xiàn)求y0。設(shè)鋼、鋁截面形心距為 h0，則組合截面形心至鋁截面形心的距離：
當(dāng)按鋼、鋁分別換算時(shí)：
yg0=；yl0=