内容简介
本书旨在介绍新型部覆钢-混凝土组合结构（预制装配部分混凝土组合梁，简称PPEC梁）的受力能和设计方法，主要内括PPEC梁受弯能试验研究、PPEC梁受剪能试验研究、PPEC梁有限元分析、PPEC梁正截面受弯理论分析、PPEC梁斜截面受剪理论分析、PPEC梁工程应用方法。 本书可供土木工程等专业的科学研究人员、工程技术人员以及高等学校的教师和本科生及研究生参考。
目录
1 绪论 1.1 工程背景 1.2 研究现状 1.2.1 国外研究现状 1.2.2 国内研究现状 1.3 存在的问题 1.3.1 型钢PEC梁存在的问题 1.3.2 PPSRC梁存在的问题 1.4 研究意义 1.4.1 PPEC梁的提出与构造形式 1.4.2 PPEC梁的优点及研究意义 1.5 研究目的及内容 1.5.1 研究目的 1.5.2 研究内容2 PPEC梁受弯能试验研究 2.1 概述 2.2 PPEC梁受弯能试验方案 2.2.1 试验目的 2.2.2 试件设计 2.2.3 试件制作 2.2.4 材料能 2.2.5 加载与量测 2.3 试验现象 2.4 试验结果分析 2.4.1 受弯破坏形态 2.4.2 荷载一跨中挠度曲线 2.4.3 试验结果特征值 2.4.4 跨中应变分布 2.4.5 板顶应变分布 2.4.6 裂缝分析 2.4.7 延分析 2.4.8 变形能 2.5 本章小结3 PPEC梁受剪能试验研究 3.1 概述 3.2 PPEC梁受剪能试验方案 3.2.1 试验目的 3.2.2 试件设计 3.2.3 材料能 3.2.4 加载与量测 3.3 试验现象 3.4 试验结果分析 3.4.1 剪压破坏形态 3.4.2 荷载一跨中挠度曲线 3.4.3 试验结果特征值 3.4.4 箍筋应变及腹板剪应变 3.4.5 裂缝分析 3.4.6 延分析 3.5 本章小结4 PPEC梁有限元分析 4.1 有限元分析概述 4.2 有限元模型的建立 4.2.1 单元类型 4.2.2 材料属 4.2.3 几何模型建立 4.2.4 边界条件与网格划分 4.2.5 受弯有限元模型合理验证 4.2.6 受剪有限元模型合理验证 4.3 抗弯承载力参数分析 4.3.1 受弯有限元模型及计算 4.3.2 抗弯承载力参数影响分析 4.4 抗剪承载力参数分析 4.4.1 受剪有限元模型及计算 4.4.2 抗剪承栽力参数影响分析 4.5 有效翼缘宽度有限元分析 4.5.1 有效翼缘宽度定义 4.5.2 试件参数设计 4.5.3 宽跨比及荷载分布质的影响 4.5.4 有效翼缘宽度计算 4.6 两阶段受力机理有限元分析 4.6.1 已有基础条件 4.6.2 有限元参数设置 4.6.3 结果分析 4.7 本章小结 5 PPEC梁正截面受弯理论分析 5.1 概述 5.2 正截面抗弯承载力计算方法 5.2.1 现有相关规范的计算方法 5.2.2 基本计算假定 5.2.3 抗弯承载力计算公式 5.2.4 计算结果对比 5.3 现有挠度计算方法 5.3.1 基于换算截面法的挠度计算方法 5.3.2 基于《欧洲规范》附录的挠度计算方法 5.3.3 基于《组合结构设计规范》的挠度计算方法 5.4 变角桁架模型的构建 5.4.1 B区和D区 5.4.2 桁架模型杆件特征的确定 5.4.3 模型斜压杆倾角的确定 5.5 考虑剪切变形影响的挠度计算方法 5.5.1 跨中挠度计算公式 5.5.2 B区斜压杆倾角验证 5.5.3 计算结果对比 5.6 本章小结6 PPEC梁斜截面受剪理论分析 6.1 概述 6.2 现有相关规范的计算方法 6.3 基于修正压力场理论的PPEC梁抗剪分析 6.3.1 理论基础 6.3.2 基于修正压力场理论的计算模型 6.3.3 修正压力场理论在PPEC梁中的应用 6.4 基于修正压力场理论的PPEC梁抗剪分析 6.4.1 考虑受压区作用的修正压力场理论计算 6.4.2 考虑受压区作用的抗剪承载力计算方法 6.4.3 计算结果对比 6.5 基于叠加法的斜截面抗剪承载力计算方法 6.5.1 计算思路及计算公式 6.5.2 计算结果对比 6.6 本章小结7 PPEC梁工程应用方法 7.1 概述7 2 PPEC梁实用设计及验算方法 7.2.1 PPEC梁施工阶段验算 7.2.2 PPEC梁使用阶段验算 7.2.3 施工阶段验算方法的有限元模型验证 7.3 PPEC梁新型施工技术 7.3.1 PPEC梁施工技术开发思路 7.3.2 现有预制构件模具存在的问题 7.3.3 新型模具的研发及关键设计 7.4 PPEC梁建造工艺标准 7.4.1 生产工艺流程 7.4.2 施工准备 7.4.3 底模安装 7.4.4 钢骨架制作 7.4.5 侧模板安装及端模板安装 7.4.6 混凝土浇筑 7.4.7 混凝土养护与拆模 7.4.8 预制梁起吊与清理 7.5 本章小结参考文献
摘要与插图
1.1工程背景
自1965年日本开始建设物流园区以打造物流中心并为其带来了可观的规模经济效应和良好的社会效益以来，各国相继开始建设物流园区[图1.1（a）7。在中国，物流产业也在逐渐发展，随着电子商务的兴起，物流业实现了跨越式发展。物流业的兴起催生了物流建筑的概念，例如目前在中国各地大量建造的物流园区中的物流仓库[图1.1（b）]，正是典型的物流建筑。物流建筑有几个显著特点：一是负荷较重；二是跨度较大；三是层高较高。由此扩展出或负荷重，或层高高，抑或几者均有的建筑类别。
针对物流建筑大跨度、重荷载的特点，在普通的钢筋混凝土结构体系中，构件的设计通常由挠度而不是强度来控制。这类建筑如果要通过设计来满足挠度限值的要求，通常有两种做法：一种是通过增大横截面面积而增大构件刚度来满足设计要求；另一种是通过增大纵筋配筋量来提高构件的刚度而满足挠度限值的设计要求。以上两种方法都会导致工程造价的提高，价比较低。
针对物流建筑层高较高的特点，传统的建造方式是支撑满堂脚手架，然后支模板作为施工阶段的承重条件。普通住宅楼的层高多为3m，而物流仓库的层高多为11m，因此，针对层高较高的建筑，如果要做现浇钢筋混凝土结构，需要更多的脚手架支撑和更大的人力、物力消耗，价比仍然较低。
鉴于这种情况，发展刚度大的构件以及免支撑的建造方式更适合于此类建筑，如钢与混凝土组合梁比较适合于此类建筑。目前工程中常用的钢与混凝土组合梁主要为钢-混凝土组合梁和型钢混凝土梁[1.2]，但这两类组合构件均存在如下缺点：钢-混凝土组合梁由于侧向失稳和局部失稳影响了构件的承载能力；型钢混凝土梁则需要大量的模板和附加纵筋，且梁柱节点连接设计复杂。这些缺点导致其工程造价攀升，制约其工程应用。所以，无论是钢-混凝土组合梁或是型钢混凝土梁，其构造形式及建造方式导致了高昂的造价，因此无法在工程应用中广泛推广。
针对负荷重、跨度大、层高高的建筑类型，需一步研发适用强的构件，以期实现此类建筑物的低成本建造。另外，低成本的建造必然带来较低的消耗，从而实现低成本、低消耗的建造方式，这与建筑工业的产业化、绿色化是相对契合的[3-6]。
1.2研究现状
部分混凝土（Partially Encased Composite,简称PEC）构件主含PEC柱和PEC梁两类构件。PEC构件的主要特点是在型钢上下翼缘间配置纵向钢筋，并浇筑混凝土，从而形成一种钢-混凝土组合构件。一般来讲，PEC构件通过型钢的三面约束作用改善了预浇混凝土的力学能，同时型钢的稳定和刚度由于其部裹的预浇混凝土的侧向支撑作用而得到提高，预浇混凝土和型钢的组合作用充分发挥其各自的材料能，因此，PEC构件具有承载能力强、抗震能好、节约钢材的显著优点。本节主要介绍PEC构件的国内外研展，同时对构造上的预制型钢混凝土梁的研展也一行介绍。