一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法
阅读：43发布：2024-01-14
专利汇可以提供一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种组合 混凝土 梁，包括有相 接触 的第一区段构件和第二区段构件，第一区段构件包括有至少一个 型材 主体，型材主体内有加劲肋和配筋，型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种，第二区段构件为后浇 水 泥基材料，第一区段构件位于组合混凝土梁下侧及中心部位，第二区段构件位于所述第一区段构件的上部。本发明进一步提供了一种 水泥 基型材及组合混凝土梁的构造、施工方法。本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，可进行组合混凝土梁的快速建造，从而加快施工速度，同时，合理的 纤维 水泥基材料选取与组合，可以做到无筋构造，有利于采用3D打印施工，快捷方便，具有广阔的应用前景。，下面是一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法专利的具体信息内容。
1.一种组合混凝土梁，其特征在于，包括有相接触的第一区段构件和第二区段构件，所述第一区段构件包括有至少一个型材主体，所述型材主体内有加劲肋和配筋，所述型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种，所述第二区段构件为后浇水泥基材料，所述第一区段构件位于组合混凝土梁下侧及中心部位，所述第二区段构件位于所述第一区段构件的上部。
2.根据权利要求1所述的一种组合混凝土梁，其特征在于，所述型材主体的尺寸符合公式(1)时，所述型材主体的截面设置加劲肋，
公式(1)为：l0/t＞10，
其中，l0为型材主体的跨度；t为型材主体的壁厚，mm。
3.根据权利要求1所述的一种组合混凝土梁，其特征在于，所述型材主体的截面尺寸符合以下条件中任一项或多项：
A1)所述具有工字型截面的型材主体尺寸符合公式(2)，
公式(2)为：a/20≤t≤a/10，
其中，a为截面长度，mm；b为截面宽度，mm；t为型材主体的壁厚，mm；
A2)所述具有槽型截面的型材主体尺寸符合公式(4)，
公式(4)为：max{a/20,_h/20}≤t≤max{a/10,_h/10}，
其中，a为截面长度，mm；h为截面高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm；
A3)所述具有L型截面的型材主体尺寸符合公式(5)，
公式(5)为：max{c/20,h/20}≤t≤max{c/10,h/10}，
其中，c为长度，mm；h为高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
4.根据权利要求1所述的一种组合混凝土梁，其特征在于，所述型材主体的截面为工字型截面时，所述型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(3a)、(3b)，
公式(3a)为：s0/t≤10，
公式(3b)为：4t≤T≤8t，
其中，T为肋高，mm；s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
5.根据权利要求1所述的一种组合混凝土梁，其特征在于，所述型材主体的截面为槽型截面或L型截面时，所述型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(5)、(6)、(7)，
公式(5)为：s0/t≤10，
公式(6)为：4t≤m≤8t，
公式(7)为：4t≤n≤8t，
其中，s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm；m为肋长，mm；n为肋高，mm。
6.根据权利要求1所述的一种组合混凝土梁，其特征在于，所述组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，
公式(8)为：α1fcbx+f′yA′s+f′csA′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0，
公式(9)为：
其中，α1为无量纲折减系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；x为组合混凝土梁截面的受压区高度，mm；f′y为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的抗压强度，MPa；A′s为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的截面积，mm2；f′cs为第一区段构件的抗压强度，MPa；A′csf为第一区段构件受压区的翼缘部分的截面积，mm2；fy为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的抗拉强度，MPa；As为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的截面积，mm2；fcs为第一区段构件的抗拉强度，MPa；Acsf为第一区段构件受拉区的翼缘部分的截面积，mm2；Ncsw为第一区段构件的腹板部分提供的轴向力，N；M为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁所需的受弯承载力，N·mm；
Mcu为组合混凝土梁中构件的受弯承载力，N·mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；a's为组合混凝土梁截面受压区边缘距受压区配筋中心距离，mm；a'cs为受压区边缘距受压区型材中心距离，mm；Mcsw为第一区段构件的腹板部分提供的弯矩，N·mm；
所述组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；当所述构件的受剪承载力当在组合混凝土梁中集中力起控制作用时，符合公式(11)；
公式(10)为：
公式(11)为：
其中，V为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁的受剪承载力，N；Vcu为组合混凝土梁中构件的受剪承载力，N；u1和u2为待定系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；fyv为设置钢筋笼时横向钢筋的抗拉强度，MPa；Asv为设置钢筋笼时横向钢筋的截面积，mm2；s为设置钢筋笼时用于承受剪力的横向筋布置时的间距，mm；Vcs为第一区段构件提供的剪力，N；λ为组合混凝土梁的截面剪跨比。
7.一种用于组合混凝土梁的水泥基型材，其特征在于，所述水泥基型材用作权利要求
1-6任一所述的一种组合混凝土梁的第一区段，包括有型材主体及型材主体内的加劲肋和配筋，所述型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种水泥基型材在组合混凝土梁上的用途。
9.根据权利要求7所述的一种水泥基型材的施工方法，选自预制模板法或3D打印法中的一种。
10.根据权利要求1-6任一所述的一种组合混凝土梁的施工方法，包括以下步骤：
A)将根据权利要求9所述的水泥基型材的施工方法制备的具有槽型截面或两个L型截面的型材拼接作为底座模板，并在两边支上临时模板构成组合混凝土梁整体模板；
B)将钢筋笼或根据权利要求9所述水泥基型材的施工方法制备的具有工字型截面的型材放置于步骤A)所述的整体模板中；
C)将后浇水泥基材料浇筑在整体模板内，再成型、养护，即得组合混凝土梁。
一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法
技术领域
背景技术
[0002] 建筑是建筑物与构筑物的总称，是人们为了满足社会生活需要，利用所掌握的物质技术手段，并运用一定的科学规律、风水理念和美学法则创造的人工环境。混凝土作为建筑中使用量最大的工程结构材料之一，广泛应用于房屋、水利和市政等工程建设中，它是用水泥作胶凝材料，将砂、石作骨料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌和养护而得，属于水泥基材料。
[0003] 混凝土梁是使用混凝土材料制成的梁构件，是房屋、桥梁等工程结构中最基本的承重构件，应用范围极广。然而，目前混凝土梁通常只采用单一的混凝土材料，有时会造成不必要的浪费。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，用于优化混凝土梁构件的性能以及构造与施工方式，在保证安全性的同时，优化混凝土梁构件的力学性能并加快施工速度以建造组合混凝土梁。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目标，本发明第一方面提供一种组合混凝土梁，包括有相接触的第一区段构件和第二区段构件，所述第一区段构件包括有至少一个型材主体，所述型材主体内有加劲肋和配筋，所述型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种，所述第二区段构件为后浇水泥基材料，所述第一区段构件位于组合混凝土梁下侧及中心部位，所述第二区段构件位于所述第一区段构件的上部。
[0006] 上述截面是指与组合混凝土梁延伸方向垂直的截面。上述工字型截面、槽型截面或L型截面为本领域技术人员公知的形状截面。具体来说，所述工字型截面是指截面在水平方向上呈H形。所述槽型截面是指截面在水平方向上呈两侧相对于中间凸起的槽形。所述L型截面是指截面在水平方向上呈L形。
[0008] 更优选地，所述纤维选自天然纤维以及化学纤维中的一种。
[0009] 进一步优选地，所述天然纤维选自植物纤维或矿物纤维中的一种。
[0010] 进一步优选地，所述化学纤维选自无机纤维或合成纤维中的一种。
[0011] 优选地，所述加劲肋材料为纤维水泥基材料。
[0012] 更优选地，所述纤维水泥基材料的条件为：抗压强度≥30MPa，抗拉强度≥10MPa，拉伸极限应变≥10％。
[0013] 更优选地，所述纤维水泥基材料为ECC(Engineered cementitious composite)水泥基纤维增强材料。
[0014] 优选地，所述型材主体根据组合混凝土梁的尺寸要求确定，所述组合混凝土梁尺寸按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》进行选取。
[0015] 更优选地，所述组合混凝土梁截面高度满足上述规范中最小高度的要求。
[0016] 优选地，所述型材主体选取一个或多个组合来构成组合混凝土梁。
[0017] 优选地，所述型材主体的纵向布置应与组合混凝土梁受弯方向一致。
[0018] 所述型材主体的截面，其尺寸与厚度具有一系列的规定尺寸，可同时作为受力混凝土段和施工模板。
[0019] 所述型材主体的截面，可根据型材的尺寸条件，配置水泥基加劲肋加强型材受力行为。
[0020] 优选地，当所述型材主体的尺寸符合公式(1)时，所述型材主体的截面设置加劲肋，
[0021] 公式(1)为：l0/t＞10，
[0022] 其中，l0为型材主体的跨度；t为型材主体的壁厚，mm。
[0023] 优选地，所述具有工字型截面的型材主体尺寸符合公式(2)，
[0024] 公式(2)为：a/20≤t≤a/10，
[0025] 其中，a为截面长度，mm；b为截面宽度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
[0026] 更优选地，所述长度a为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0027] 更优选地，所述宽度b为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0028] 更优选地，所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0029] 优选地，所述型材主体的截面为工字型截面时，所述型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(3a)、(3b)，
[0030] 公式(3a)为：s0/t≤10，
[0031] 公式(3b)为：4t≤T≤8t，
[0032] 其中，T为肋高，mm；s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
[0033] 优选地，所述具有槽型截面的型材主体尺寸符合公式(4)，
[0034] 公式(4)为：max{a/20,h/20}≤t≤max{a/10,h/10}，
[0035] 其中，a为截面长度，mm；h为截面高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
[0036] 更优选地，所述长度a为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0037] 更优选地，所述高度h为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0038] 更优选地，所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0039] 优选地，所述具有L型截面的型材主体尺寸符合公式(5)，
[0040] 公式(5)为：max{c/20,h/20}≤t≤max{c/10,h/10}，
[0041] 其中，c为长度，mm；h为高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
[0042] 更优选地，所述长度c为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0043] 更优选地，所述高度h为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。
[0044] 更优选地，所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0045] 优选地，所述型材主体的截面为槽型截面或L型截面时，型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(5)、(6)、(7)，
[0046] 公式(5)为：s0/t≤10，
[0047] 公式(6)为：4t≤m≤8t，
[0048] 公式(7)为：4t≤n≤8t，
[0049] 其中，s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm；m为肋长，mm；n为肋高，mm。
[0050] 优选地，所述型材主体的截面边缘以及拐角处的外形要进行平滑处理。
[0052] 更优选地，所述配筋并排均匀设置，并与型材主体受弯方向平行。
[0053] 更优选地，所述配筋根据型材主体的受力情况设置，可与型材主体共同作用受力。能够提升型材整体的承载力。
[0054] 更优选地，所述配筋的配筋率符合国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中的最小配筋率要求。当型材自身满足受力要求时，其配筋率可为0。
[0055] 优选地，所述型材主体的表面加工形成粗糙表面。所述粗糙表面能够加强与水泥基材料间的界面力学性能。
[0056] 优选地，所述型材主体的表面加工方式采用现有一般新旧混凝土界面处理方式。
[0057] 更优选地，所述型材主体的表面加工方式选自凿毛或拉毛方式中的一种。能够形成均匀的粗糙表面，同时保证无松渣、不漏筋。
[0058] 优选地，所述型材主体的长度根据梁跨度来确定。
[0059] 更优选地，所述梁跨度的取值范围为4000～8000mm。
[0060] 优选地，所述组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M(M≤Mcu)，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，
[0061] 公式(8)为：α1fcbx+f′yA′s+f′csA′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0，
[0062] 公式(9)为：
[0063] 其中，α1为无量纲折减系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；x为组合混凝土梁截面的受压区高度，mm；f′y为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的抗压强度，MPa；A′s为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的截面积，mm2；f′cs为第一区段构件的抗压强度，MPa；A′csf为第一区段构件受压区的翼缘部分的截面积，mm2；fy为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的抗拉强度，MPa；As为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的截面积，mm2；fcs为第一区段构件的抗拉强度，MPa；Acsf为第一区段构件受拉区的翼缘部分的截面积，mm2；Ncsw为第一区段构件的腹板部分提供的轴向力，N；M为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁所需的受弯承载力，N·mm；Mcu为组合混凝土梁中构件的受弯承载力，N·mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；a′s为组合混凝土梁截面受压区边缘距受压区配筋中心距离，mm；a′cs为受压区边缘距受压区型材中心距离，mm；Mcsw为第一区段构件的腹板部分提供的弯矩，N·mm。
[0064] 上述受弯承载力M按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法，运用的弹性或塑性理论进行计算。
[0065] 上述α1按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第6.2.6条的规定计算。上述Ncsw和Mcsw只有当第一区段构件中型材主体的截面为工字型截面且存在腹板部分时进行考虑，按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法，运用的弹性或塑性理论进行计算。
[0066] 优选地，所述组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；当所述构件的受剪承载力当在组合混凝土梁中集中力起控制作用时，符合公式(11)；
[0067] 公式(10)为：
[0068] 公式(11)为：
[0069] 其中，V为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁的受剪承载力，N；Vcu为组合混凝土梁中构件的受剪承载力，N；u1和u2为待定系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；fyv为设置钢筋笼时横向钢筋的抗拉强度，MPa；Asv为设置钢筋笼时横向钢筋的截面积，mm2；s为设置钢筋笼时用于承受剪力的横向筋布置时的间距，mm；Vcs为第一区段构件提供的剪力，N；λ为组合混凝土梁的截面剪跨比。
[0070] 上述受剪承载力V按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法，运用的弹性或塑性理论进行计算。
[0071] 上述λ、u1和u2按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第6.3.4条规定进行计算确定。上述Vcs按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法进行计算。
[0072] 优选地，所述第一区段构件按梁的布置位置选取不同截面形式的型材主体。
[0073] 更优选地，所述第一区段构件位于组合混凝土梁的下侧时，所述型材主体的截面选自槽型截面或L型截面中的一种；所述第一区段构件位于组合混凝土梁中心部位时，所述型材主体的截面为工字型截面。
[0074] 优选地，所述第二区段构件的抗压强度≥30MPa。
[0075] 优选地，所述第二区段构件需要具备一定功能时，应选择具备相应功能的后浇水泥基材料；所述第二区段构件如需要设计消纳建筑废物时，可采用再生混凝土作为后浇水泥基材料。
[0076] 优选地，所述第一区段构件选用的水泥基型材和第二区段构件选用的后浇水泥基材料，考虑水泥基材料间的界面性能，在满足组合混凝土梁受力要求的同时，对组合混凝土梁各分块区域进行优化设计。
[0077] 本发明第二方面提供一种水泥基型材，所述水泥基型材用作一种组合混凝土梁的第一区段，包括有型材主体及型材主体内的加劲肋和配筋，所述型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种。
[0078] 本发明第三方面提供上述水泥基型材在组合混凝土梁上的用途。
[0079] 本发明第四方面提供一种水泥基型材的施工方法，选自预制模板法或3D打印法中的一种。
[0080] 优选地，所述预制模板法，将水泥基型材的原料混合后，倒入模具中成型、养护，拆模即得水泥基型材。
[0081] 更优选地，所述模具为定制的钢模。所述模具具有一定的模数，可重复利用。
[0082] 更优选地，所述拆模后要对水泥基型材与后浇水泥基材料结合表面进行加工。加工后的水泥基型材表面具有粗糙表面，从而增加水泥基材料间的界面咬合力，增加水泥基材料间的界面黏结性能。
[0083] 进一步优选地，所述表面加工方式选自凿毛或拉毛方式中的一种。
[0084] 更优选地，所述混合、成型、养护满足现有规范中的对于预制水泥基材料构件的标准条件。
[0087] 更优选地，所述3D打印应在工厂中运用3D打印机进行成型。
[0088] 更优选地，所述3D打印的方向垂直于型材截面，沿梁的跨度方向打印。
[0089] 更优选地，所述3D打印完成后，型材内部层间不允许发生滑移，尺寸误差控制在2mm以内。
[0090] 所述3D打印法可以打印各种形状，可在型材上自然形成粗糙波浪表面，有利于水泥基材料间界面黏结性能。
[0091] 本发明第五方面提供一种组合混凝土梁的施工方法，包括以下步骤：
[0092] D)将上述水泥基型材的施工方法制备的具有槽型截面或两个L型截面的型材拼接作为底座模板，并在两边支上临时模板构成组合混凝土梁整体模板；
[0093] E)将钢筋笼或由上述水泥基型材的施工方法制备的具有工字型截面的型材放置于步骤A)所述的整体模板中；
[0094] F)将后浇水泥基材料浇筑在整体模板内，再成型、养护，即得组合混凝土梁。
[0095] 优选地，步骤C)中，所述临时模板为梁侧面模板。所述梁侧面模板的材质为木制或钢制。所述组合混凝土梁整体模板可直接搭建。
[0096] 优选地，步骤C)中，所述后浇水泥基材料选自承重型水泥基材料或功能性水泥基材料中的一种。
[0097] 更优选地，所述承重型水泥基材料选自满足强度要求的普通混凝土、再生混凝土、海水海砂混凝土中的一种。所述承重型水泥基材料具有一定强度适于作为承载材料。
[0098] 更优选地，所述承重型水泥基材料的抗压强度≥30MPa。
[0100] 更优选地，步骤C)中，所述浇筑、成型、养护需满足现有规范中对于现浇水泥基材料施工的标准条件。使后浇水泥基材料上无表面开裂现象。
[0101] 本发明提供的一种用于组合混凝土梁中，具有“组合混凝土”的概念，即随着众多新型水泥基材料的出现，可以结合不同水泥基材料的特点，设计出优化的混凝土构件，满足可持续利用的技术需求，甚至可以达到无筋形式，减少钢材等材料的使用，方便应用3D打印技术。
[0102] 如上所述，本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，具有以下
[0103] 有益效果：
[0104] (1)本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，由于纤维水泥基材料优异性能的强度和延性，克服了传统混凝土拉伸延性小的缺点，可在保证安全的前提下，优化混凝土梁的力学性能，制作成的型材可以作为模板，快速施工，相比于普通混凝土预制构件应用范围更广。
[0105] (2)本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，由于纤维水泥基材料的良好性能，水泥基型材的制备在跨度较小时可以减少配筋或做到无筋形式，有助于3D打印技术的推广应用，为3D打印技术在建筑结构中的推广提供了一个新的路径。
[0106] (3)本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，在建造组合混凝土梁时，由于水泥基材料间的相容性以及互相生长，界面性能较采用钢型材的钢-混凝土组合结构或其他材料型材的组合结构更好，界面处理和界面构造简单，不需要另外设置剪力键。附图说明
[0107] 图1显示为具有工字型截面的水泥基梁型材的结构示意图1a、1b，其中，图1a为不带加劲肋的工字型型材，图1b为带加劲肋的工字型型材。
[0108] 图2显示为采用工字型截面的水泥基梁型材构建的组合混凝土梁的结构示意图。
[0109] 图3显示为具有槽型截面的水泥基梁型材的结构示意图3a、3b、3c、3d，其中，图3a为不配筋不带加劲肋的槽型型材，图3b为不配筋带加劲肋的槽型型材，图3c为配筋不带加劲肋的槽型型材，图3d为配筋带加劲肋的槽型型材。
[0110] 图4显示为采用槽型截面的水泥基梁型材构建的组合混凝土梁的结构示意图。
[0111] 图5显示为具有L型截面的水泥基梁型材的结构示意图5a、5b、5c、5d，其中，图5a为不配筋不带加劲肋的L型型材，图5b为不配筋带加劲肋的L型型材，图5c为配筋不带加劲肋的L型型材，图5d为配筋带加劲肋的槽型型材。
[0112] 图6显示为采用L型截面的水泥基梁型材构建的组合混凝土梁的结构示意图。
[0113] 附图标记
[0114] 1 第一区段构件
[0115] 11 型材主体
[0116] 12 加劲肋
[0117] 13 配筋
[0118] 2 第二区段构件
[0119] 3 钢筋笼
[0120] T 具有工字型截面的型材主体内加劲肋的肋高
[0121] t 型材主体的壁厚
[0122] a 截面长度
[0123] b 截面宽度
[0124] h 槽型或L型截面的高度
[0125] m 具有槽型或L型截面的型材主体内加劲肋的肋长
[0126] n 具有槽型或L型截面的型材主体内加劲肋的肋宽
具体实施方式
[0128] 请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0129] 如图1-6所示，本发明提供一种组合混凝土梁，包括有相接触的第一区段构件和第二区段构件，所述第一区段构件包括有至少一个型材主体，所述型材主体内有加劲肋和配筋，所述型材主体的截面选自工字型截面、槽型截面或L型截面中的一种，所述第二区段构件为后浇水泥基材料，所述第一区段构件位于组合混凝土梁下侧及中心部位，所述第二区段构件位于所述第一区段构件的上部。
[0130] 在一个优选的实施例中，所述型材主体材料为纤维水泥基材料。所述纤维水泥基材料是指以水泥为基体，以纤维为增强体、加入填料、外加剂和水按一定比例配合，经搅拌和养护而构成的复合材料。
[0131] 其中，所述纤维选自天然纤维以及化学纤维中的一种。所述纤维为连续或不连续的细丝组成的物质，可以达到增韧水泥基材料的效果。
[0132] 进一步地，所述天然纤维选自植物纤维或矿物纤维中的一种。所述天然纤维是指自然界存在的，可以直接取得的纤维。
[0133] 进一步地，所述化学纤维选自无机纤维或合成纤维中的一种。所述化学纤维是指经过化学加工而制成的纤维。
[0134] 在一个优选的实施例中，所述加劲肋材料为纤维水泥基材料。所述加劲肋是由与型材主体相同水泥基材料制备而成的加劲部件，用于加强水泥基梁型材的刚度和稳定性，以及增强和后浇水泥基材料之间的相互作用。
[0135] 其中，所述纤维水泥基材料的条件为：抗压强度≥30MPa，抗拉强度≥10MPa，拉伸极限应变≥10％。所述纤维水泥基材料应具有高延性以及高强度的特点。
[0136] 进一步地，所述纤维水泥基材料为ECC(Engineered cementitious composite)水泥基纤维增强材料。所述ECC水泥基纤维增强材料为现有建筑工程上常用的纤维水泥基材料。
[0137] 在一个具体的实施例中，所述型材主体根据组合混凝土梁的尺寸要求确定，所述组合混凝土梁尺寸按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》进行选取。所述型材主体的截面，其尺寸与厚度具有一系列的规定尺寸，可同时作为受力混凝土段和施工模板。
[0138] 具体来说，所述组合混凝土梁截面高度满足上述规范中最小高度的要求。
[0139] 在一个具体的实施例中，所述型材主体选取一个或多个组合来构成组合混凝土梁。
[0140] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的纵向布置应与组合混凝土梁受弯方向一致。
[0141] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的截面，可根据型材的尺寸，配置水泥基加劲肋加强型材受力行为。当所述型材主体的尺寸符合公式(1)时，所述型材主体的截面设置加劲肋，
[0142] 公式(1)为：l0/t＞10，
[0143] 其中，l0为型材主体的跨度；t为型材主体的壁厚，mm。
[0144] 在一个优选的实施例中，如图1所示，所述具有工字型截面的型材主体尺寸符合公式(2)，
[0145] 公式(2)为：a/20≤t≤a/10，
[0146] 其中，a为截面长度，mm；b为截面宽度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。所述工字型截面由截面长度a、截面宽度b和型材主体的壁厚t三个参数确定。
[0147] 进一步地，所述截面长度a为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述截面宽度b为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0148] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的截面为工字型截面时，所述型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(3a)、(3b)，
[0149] 公式(3a)为：s0/t≤10，
[0150] 公式(3b)为：4t≤T≤8t，
[0151] 其中，T为肋高，mm；s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm。
[0152] 在一个优选的实施例中，如图3所示，所述具有槽型截面的型材主体尺寸符合公式(4)，
[0153] 公式(4)为：max{a/20,h/20}≤t≤max{a/10,h/10}，
[0154] 其中，a为截面长度，mm；h为截面高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。所述槽型截面由长度a、高度h和型材主体的壁厚t三个参数确定。
[0155] 进一步地，所述截面长度a为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述高度h为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0156] 在一个优选的实施例中，如图5所示，所述具有L型截面的型材主体尺寸符合公式(5)，
[0157] 公式(5)为：max{c/20,h/20}≤t≤max{c/10,h/10}，
[0158] 其中，c为长度，mm；h为高度，mm；t为型材主体的壁厚，mm。所述L型截面由长度c、高度h和型材主体的壁厚t三个参数确定。
[0159] 进一步地，所述长度c为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述高度h为一系列规定尺寸，最小尺寸为100mm，并以每20mm的数列幅度增加。所述型材主体的壁厚t为一系列规定尺寸，最小尺寸为10mm，并以每5mm的数列幅度增加，最大尺寸为200mm。
[0160] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的截面为槽型截面或L型截面时，所述型材主体内的加劲肋尺寸符合公式(5)、(6)、(7)进行计算，
[0161] 公式(5)为：s0/t≤10，
[0162] 公式(6)为：4t≤m≤8t，
[0163] 公式(7)为：4t≤n≤8t，
[0164] 其中，s0为加劲肋的间距，mm；t为型材主体的壁厚，mm；m为肋长，mm；n为肋高，mm。
[0165] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的截面边缘以及拐角处的外形要进行平滑处理。将截面中的尖角外形打磨处理为圆角外形。
[0166] 在一个优选的实施例中，所述配筋选自钢筋或FRP(fiber reinforced polymer)复合材料筋中的一种。
[0167] 进一步地，所述配筋并排均匀设置，并与型材主体受弯方向平行。所述配筋根据型材主体的受力情况设置，可与型材主体共同作用受力。能够提升型材整体的承载力。所述配筋的配筋率符合国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中的最小配筋率要求。当型材自身满足受力要求时，其配筋率可为0。
[0168] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的表面加工形成粗糙表面。所述粗糙表面能够加强型材表面粗糙度，增强新旧混凝土间的黏结力，加强粗糙表面与纤维水泥基材料间的界面力学性能。
[0169] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的表面加工方式采用现有一般新旧混凝土界面处理方式。
[0170] 具体来说，所述型材主体的表面加工方式选自凿毛或拉毛方式中的一种。能够形成均匀的粗糙表面，同时保证无松渣、不漏筋。
[0171] 在一个优选的实施例中，所述型材主体的长度根据梁跨度来确定。所述梁跨度的取值范围为4000～8000mm。
[0172] 实施例1
[0173] 采用水泥基型材建造混凝土梁，可采用单一材料常规的受力分析，根据梁结构的布置情况，按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5节“结构分析”中规定的弹性或塑性理论计算出混凝土梁所需的受弯承载力M和受剪承载力V。
[0174] 将混凝土梁进行分区，划分为第一区段构件和第二区段构件，形成组合混凝土梁，第一区段构件按布置位置选取不同截面形式的水泥基型材，布置在组合混凝土梁下侧作为模板则选用槽型截面或L型截面中的一种；布置在组合混凝土梁中心部位则选用工字型截面。
[0175] 第二区段构件按设计需求为后浇水泥基材料，布置在第一区段构件的上部。后浇水泥基材料抗压强度≥30MPa。当第二区段构件需要具备一定功能时，需选择具备相应功能的后浇水泥基材料。第二区段构件当设计需要消纳建筑废物时，采用再生混凝土作为后浇水泥基材料。
[0176] 所述组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M(M≤Mcu)，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，
[0177] 公式(8)为：α1fcbx+f′yA′s+f′csA′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0，
[0178] 公式(9)为：
[0179] 其中，α1为无量纲折减系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；x为组合混凝土梁截面的受压区高度，mm；f′y为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的抗压强度，MPa；A′s为第一区段构件和第二区段构件中受压区配筋的截面积，mm2；f′cs为第一区段构件的抗压强度，MPa；A′csf为第一区段构件受压区的翼缘部分的截面积，mm2；fy为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的抗拉强度，MPa；As为第一区段构件和第二区段构件中受拉区配筋的截面积，mm2；fcs为第一区段构件的抗拉
2
强度，MPa；Acsf为第一区段构件受拉区的翼缘部分的截面积，mm ；Ncsw为第一区段构件的腹板部分提供的轴向力，N；M为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁所需的受弯承载力，N·mm；Mcu为组合混凝土梁中构件的受弯承载力，N·mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；a′s为组合混凝土梁截面受压区边缘距受压区配筋中心距离，mm；a′cs为受压区边缘距受压区型材中心距离，mm；Mcsw为第一区段构件的腹板部分提供的弯矩，N·mm。上述α1按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第6.2.6条的规定计算。上述Ncsw和Mcsw只有当第一区段构件中型材主体的截面为工字型截面且存在腹板部分时进行考虑，按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法，运用的弹性或塑性理论进行计算。
2
强度，MPa；Acsf为第一区段构件受拉区的翼缘部分的截面积，mm ；Ncsw为第一区段构件的腹板部分提供的轴向力，N；M为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁所需的受弯承载力，N·mm；Mcu为组合混凝土梁中构件的受弯承载力，N·mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；a′s为组合混凝土梁截面受压区边缘距受压区配筋中心距离，mm；a′cs为受压区边缘距受压区型材中心距离，mm；Mcsw为第一区段构件的腹板部分提供的弯矩，N·mm。上述α1按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第6.2.6条的规定计算。上述Ncsw和Mcsw只有当第一区段构件中型材主体的截面为工字型截面且存在腹板部分时进行考虑，按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法，运用的弹性或塑性理论进行计算。
[0180] 最后，所述组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；当所述构件的受剪承载力当在组合混凝土梁中集中力起控制作用时，符合公式(11)；
[0181] 公式(10)为：
[0182] 公式(11)为：
[0183] 其中，V为根据梁的布置方式计算出的混凝土梁的受剪承载力，N；Vcu为组合混凝土梁中构件的受剪承载力，N；u1和u2为待定系数；fc为第二区段构件的受压区的抗压强度，MPa；b为组合混凝土梁的截面宽度，mm；h0为组合混凝土梁的截面高度，mm；fyv为设置钢筋笼时横向钢筋的抗拉强度，MPa；Asv为设置钢筋笼时横向钢筋的截面积，mm2；s为设置钢筋笼时用于承受剪力的横向筋布置时的间距，mm；Vcs为第一区段构件提供的剪力，N；λ为组合混凝土梁的截面剪跨比。上述λ、u1和u2按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第6.3.4条规定进行计算确定。上述Vcs按国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》中第5条“结构分析”中规定的方法进行计算。
[0184] 实施例2
[0185] 水泥基型材采用预制模板法或3D打印法进行施工。
[0186] 其中，采用预制模板法进行施工，将水泥基型材的原料混合后，倒入模具中成型、养护，拆模即得水泥基型材。所述模具为定制的钢模。在拆模后采用凿毛或拉毛工艺对水泥基型材与后浇水泥基材料结合表面进行加工。
[0187] 其中，采用3D打印法进行施工，将水泥基型材的原料混合后作为油墨材料，输入3D打印机中进行打印。3D打印应在工厂中运用3D打印机进行成型。3D打印的方向垂直于型材截面，沿梁的跨度方向打印。3D打印完成后，型材内部层间不允许发生滑移，尺寸误差控制在2mm以内。
[0188] 实施例3
[0189] 根据实施例1中的构造组合混凝土梁的要求，将根据实施例2制备的具有槽型截面或两个L型截面的型材拼接作为底座模板，并在两边支上临时模板构成组合混凝土梁整体模板，或按一般施工方法直接搭建整体模板。临时模板为梁侧面模板。梁侧面模板的材质为木制或钢制。
[0190] 将钢筋笼或由实施例2中水泥基型材的施工方法制备的具有工字型截面的型材放置于上述整体模板中，再将后浇水泥基材料浇筑在底座模板以及主体构件模板上，再成型、养护，即得组合混凝土梁。其中，后浇水泥基材料选自承重型水泥基材料或功能性水泥基材料中的一种。其中，承重型水泥基材料选自满足强度要求的普通混凝土、再生混凝土、海水海砂混凝土中的一种。承重型水泥基材料的抗压强度≥30MPa。功能性水泥基材料选自满足功能要求的泡沫混凝土、橡胶混凝土中的一种。
[0191] 实施例4
[0192] 如图1所示，根据组合混凝土梁的受力特点，设置具有工字型截面的水泥基梁型材样品1#。水泥基型材样品1#采用ECC纤维水泥基材料作为原料浇筑，如图1a所示，水泥基型材样品1#根据实施例1中的构造组合混凝土梁的要求，计算出组合混凝土梁所承受的弯矩和剪力，同时，为提升其力学性能，设置了FRP筋作为型材的纵筋，从而增加水泥基型材受拉承载力。如若需要特殊的刚度和稳定性要求，如图1b所示，可在水泥基型材的基础上设置水泥基加劲肋。
[0193] 如图2所示，将具有工字型截面的水泥基梁型材样品1#用于构造组合混凝土梁，并根据实施例2中的预制模板法进行施工，其混合、成型、养护需满足现有规范中的对于预制水泥基材料构件的标准条件，尺寸误差控制在2mm以内，表面无缺陷。组合混凝土梁在具体施工时，先设置模板，直接将水泥基梁型材样品1#作为主要受力构件，放置于施工模板中，在其上浇筑后浇水泥基材料，后浇水泥基材料根据承载力要求选择普通混凝土，可充分发挥各混凝土的优势，优化组合混凝土梁性能。
[0194] 根据结构布置计算得出组合混凝土梁承受的受弯承载力Mcu和受剪承载力Vcu，主要承受均布荷载，跨度为4000mm，组合混凝土梁截面宽250mm，高度600mm，选取工字型截面型材，a＝200mm，b＝500mm，t＝20mm，型材长度l0＝4000mm，l0/a＞10需设置加劲肋，取加劲肋高T＝80mm，设置间距为1000mm，满足尺寸要求，工字型型材截面配筋为直径22mm的FRP筋，抗压强度和抗拉强度为400N/mm2，选取ECC的抗压强度为30MPa，抗拉强度为10MPa，拉伸极限应变≥10％，选取的后浇水泥基材料普通混凝土强度为30MPa。按照组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M(M≤Mcu)，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，公式(8)为：α1fcbx+f′yA′s+f′csA′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0，公式(9)为：计算其受弯承载力，按照所述
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
具体计算结果见下表1，根据承载力需求可进行进一步设计。
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
具体计算结果见下表1，根据承载力需求可进行进一步设计。
[0195] 表1
[0196] 计算值
剪力V/kN 45
弯矩kN·m 250.55
剪力V/kN 45
弯矩kN·m 250.55
[0197] 实施例5
[0198] 如图3所示，根据组合混凝土梁的受力特点，设置具有槽型截面的水泥基型材样品2#。水泥基型材样品2#采用ECC纤维水泥基材料作为原料浇筑，如图3a所示，根据计算要求，可直接使用水泥基型材样品2#。若满足特殊的刚度要求，如图3b所示，可在水泥基型材的基础上设置水泥基加劲肋。若组合混凝土梁的承载力要求较大，如图3c所示，在水泥基的型材主体内设置钢筋作为纵筋，从而增加水泥基型材受拉承载力。如图3d所示，水泥基加劲肋与型材配筋可同时设置。
[0199] 如图4所示，将具有槽型截面的水泥基型材样品2#用于构造组合混凝土梁，并根据实施例2中的预制模板法进行施工，其混合、成型、养护需满足现有规范中的对于预制水泥基材料构件的标准条件，尺寸误差控制在2mm以内，表面无缺陷。组合混凝土梁在具体施工时，直接将水泥基型材样品2#作为模板底座设置模板，在两侧搭设模板组合为整体模板，随后在其中设置钢筋笼3，最后注入后浇水泥基材料2，即完成组合混凝土梁的施工。后浇水泥基材料为再生混凝土，在满足安全性要求的同时，充分应用再生原料，具有一定的环境效益。
[0200] 根据结构布置计算得出组合混凝土梁承受的受弯承载力Mcu和受剪承载力Vcu，主要承受均布荷载，跨度为4000mm，组合混凝土梁截面宽250mm，高度600mm，选取槽型截面型材，a＝250mm，h＝300mm，t＝30mm，型材长度l0＝4000mm，l0/a＞10需设置加劲肋，取加劲肋m＝120mm，n＝160mm，设置间距为1000mm，满足尺寸要求，槽型型材截面和钢筋笼纵筋均为直径22mm钢筋，直径8mm箍筋，箍筋间距200mm，纵筋抗压强度和抗拉强度为400MPa，箍筋受拉屈服强度为270MPa，选取ECC的抗压强度为30MPa，抗拉强度为10MPa，拉伸极限应变≥10％，选取的后浇水泥基材料再生混凝土强度为30MPa。按照组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M(M≤Mcu)，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，公式(8)为：α1fcbx+f′yA′s+f′csA′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0，公式(9)为：计算其受弯承载力，按照所述
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
计算受剪承载力。具体计算结果见下表2，根据承载力需求可进
行进一步设计。
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
计算受剪承载力。具体计算结果见下表2，根据承载力需求可进
行进一步设计。
[0201] 表2
[0202] 计算值
剪力V/kN 50.32
弯矩kN·m 280.36
剪力V/kN 50.32
弯矩kN·m 280.36
[0203] 实施例6
[0204] 如图5所示，根据组合混凝土梁的受力特点，设置具有L型截面的水泥基型材样品3#。水泥基型材样品3#采用ECC纤维水泥基材料作为原料浇筑，如图5a所示，根据计算要求，可直接使用水泥基型材样品3#。若满足特殊的刚度要求，如图5b所示，可在水泥基型材的基础上设置水泥基加劲肋。若组合混凝土梁的承载力要求较大，如图5c所示，在水泥基的型材主体内设置钢筋作为纵筋，从而增加水泥基型材受拉承载力。如图5d所示，水泥基加劲肋与型材配筋可同时设置。
[0205] 如图6所示，将具有L型截面的水泥基型材样品3#用于构造组合混凝土梁，并根据实施例2中的预制模板法进行施工，其混合、成型、养护需满足现有规范中的对于预制水泥基材料构件的标准条件，尺寸误差控制在2mm以内，表面无缺陷。组合混凝土梁在具体施工时，直接将两个水泥基型材样品3#作为模板底座设置模板，随后在其中设置具有工字型截面的水泥基梁型材样品1#，最后注入后浇水泥基材料，即完成组合混凝土梁的施工。后浇水泥基材料为海水海砂混凝土，在满足安全性要求的同时，充分利用海水、海砂资源，缓解目前河砂、淡水稀缺的现状。
[0206] 根据结构布置计算得出组合混凝土梁承受的受弯承载力Mcu和受剪承载力Vcu，主要承受均布荷载，跨度为2000mm，组合混凝土梁截面宽250mm，高度600mm，选取L；型截面型材，a＝120mm，h＝300mm，t＝30mm，型材长度l0＝2000mm，l0/a＜10，无需设置加劲肋；选取工字型截面型材，a＝200mm，b＝500mm，t＝20mm，型材长度l0＝2000mm，l0/a＜10，无需设置加劲肋；L型和工字型型材截面配筋为直径22mm的FRP筋，抗压强度和抗拉强度为400N/mm2，选取ECC的抗压强度为30MPa，抗拉强度为10MPa，拉伸极限应变≥10％，选取的后浇水泥基材料海水海砂混凝土强度为30MPa。按照组合混凝土梁中构件的受弯承载力Mcu不小于混凝土梁的受弯承载力M(M≤Mcu)，且所述构件的受弯承载力Mcu符合公式(8)、(9)，公式(8)为：α1fcbx+f ′yA′s+f ′csA ′csf-fyAs-fcsAcsf+Ncsw＝0 ，公式 (9)为：
计算其受弯承载力，按照所述
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
计算受剪承载力。具体计算结果见下表3，根据承载力需求可
进行进一步设计。
计算其受弯承载力，按照所述
组合混凝土梁中构件的受剪承载力Vcu不小于混凝土梁的受剪承载力V(V≤Vcu)，当所述构件的受剪承载力Vcu在组合混凝土梁受均布荷载时，符合公式(10)；公式(10)为：
计算受剪承载力。具体计算结果见下表3，根据承载力需求可
进行进一步设计。
[0207] 表3
[0208] 计算值
剪力V/kN 56.32
弯矩kN·m 290.66
剪力V/kN 56.32
弯矩kN·m 290.66
[0209] 实施例7
[0210] 实施例4、5、6中的水泥基型材样品1#、2#、3#，可根据实施例2中的3D打印法进行施工。3D打印法节约了钢材等其他材料，同时可在型材上自然形成粗糙波浪表面，有利于水泥基材料间界面黏结性能。3D打印应在工厂中运用3D打印机进行成型，打印方向垂直于型材截面，沿梁的跨度方向打印，打印完成后，型材内部层间不允许发生滑移，尺寸误差控制在2mm以内。
[0211] 实施例8
[0212] 本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基梁型材，相比于其他材料的型材，如钢型材、FRP型材以及普通混凝土预制构件等，具有明显优势，具体情况见表4。
[0213] 表4本发明提供的应用于组合混凝土梁的水泥基型材对比优势
[0214]
[0215] 运用本发明提出的纤维水泥基板型材制备的组合混凝土梁，当采用配筋或不配筋型材时，其极限破坏强度均可达到普通钢筋混凝土梁水平；所构造的组合梁呈现出塑性破坏，相对于普通钢筋混凝土梁，组合梁的延性提升了10％以上。
[0216] 综上所述，本发明提供的一种用于组合混凝土梁的水泥基型材及其构造方法，可进行组合混凝土梁的快速建造，在施工中作为模板，从而加快施工速度，同时，合理的纤维水泥基材料选取与组合，可以做到无筋构造，有利于采用3D打印施工，快捷方便，具有广阔的应用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0217] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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