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冷弯薄壁型钢—竹木复合板工字型组合柱轴压性能研究

丁健伟  
【摘要】:随着社会经济增长速度加快,建筑业作为基础性建设行业,对自然资源的消耗和自然环境的污染越来越成为一个严重问题。传统的钢筋混凝土结构对资源的消耗和环境的污染日趋严重。由此,木结构,竹结构开始受到许多人关注,越来越多的人开始研究此类结构,在此大环境下,钢-木组合结构,钢-竹组合结构也应运而生。此类结构是用型钢与木材或竹材通过高强结构胶或者螺钉组合而成的组合结构。 冷弯薄壁型钢-竹材人造板组合结构作为一种新型的组合结构,组合之后不仅解决了冷弯薄壁型钢本身容易失稳的问题,而且能充分利用竹材韧性高、变形能力强、节能环保等特点。本文选择冷弯薄壁型钢-竹材人造板组合柱作为研究对象,对其轴压性能进行试验研究和仿真分析,为该组合柱在工程中应用提供理论依据。 论文以两根槽口向外的冷弯薄壁C型钢,与竹木复合板利用环氧树脂结构胶和螺栓连接,形成工字型的组合柱。通过对4根冷弯薄壁型钢-竹木复合板组合柱的轴心受压试验,分析了组合柱的轴压承载力,荷载-位移曲线、协调变形能力和破坏机理。试验结果表明冷弯薄壁型钢-竹木复合板组合柱具有较高的承载力和较好的延性;竹木复合板和冷弯薄壁型钢能够协调变形,发挥了冷弯薄壁型钢和竹木复合板各自的优点;根据组合结构计算理论及试验结果提出了冷弯薄壁型钢-竹木复合板组合柱不同工作阶段的轴压承载力计算公式。 用ANSYS对组合柱进行有限元分析,得出冷弯薄壁型钢的应力值达到屈服强度和极限强度时组合柱的承载力,并与试验结果进行对比,以验证本文所建有限元模型的合理性。将仿真分析方法用于冷弯薄壁型钢-竹木复合板组合柱轴压受力分析中,研究冷弯薄壁型钢壁厚、竹木复合板厚度和连接螺栓间距等因素对组合柱承载力的影响规律。 本文的研究成果作为冷弯薄壁型钢-竹木复合板组合结构基础理论研究的一部分,对未来钢-竹木复合板组合结构的设计提供依据。


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