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新型钢—胶合竹组合网架的试验研究

杨秋旺  
【摘要】:胶合竹材(Glubam)作为一种新型研发出来的建筑材料,其研究与应用尚且不够成熟和完整,胶合竹材在建筑结构上的应用潜能还远未被发掘出来,尤其在大跨度空间结构上的尝试还处于起步阶段,而随着大跨建筑越来越多,建筑对于低碳环保等方面的要求越来越高,研究如何将胶合竹材这一环保材料应用于大跨空间结构是十分必要的。本文基于课题组对于胶合竹材的既有研究,尝试将钢材与胶合竹材组合,通过设计新的节点,采用新的加工方法,灵活应用钢夹板螺栓连接与钢填板螺栓连接,成功设计并建造出了美观环保、受力性能良好的新型钢-胶合竹组合网架。为了充分了解网架的受力性能,以上弦投影尺寸为2.4 m×3.6m的正交正放双层四角锥网架作为试件,分别进行了较低应力下的堆载试验和极限状态下的破坏试验,得到了网架的受力特性与破坏模式,并对试验结果进行了相应的分析。结果发现,新型钢-胶合竹组合网架具有较高的极限承载力,达233kN,且新型节点的连接非常可靠,最终破坏是由胶合竹斜腹杆屈曲而引起,属于脆性破坏。文章还采用SAP2000对网架的破坏试验进行了简单的有限元仿真,并将有限元分析的结果与破坏试验的结果进行了对比分析。分析结果显示,采用SAP2000对组合网架进行模拟分析基本是可靠的,但是在精细化建模分析上亦还有提升的空间。有限元模拟的尝试也可以为以后对组合网架进行相应的参数化分析,优化设计等提供参考。新型钢-胶合竹网架结构具有用钢量少、外形美观、结构承载能力高、变形性能优越等诸多优点,值得进一步研究与发展。


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