薄壁型钢-重组竹组合梁受力性能研究

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随着社会的发展和环境保护战略的深入实施,建筑行业迎来了新的挑战,一些绿色节能建筑、新型建筑结构不断开发应用,逐渐成为行业的主流。科研小组以薄壁型钢和竹材为主要材料,集思广益提出了多种钢-竹组合构件,本文提出的薄壁型钢-重组竹组合梁将薄壁型钢与重组竹组合形成工字型截面梁,通过对21根组合梁进行试验,综合分析其受力性能。此次试验的主要研究内容分为以下四部分:第一,对重组竹和薄壁型钢的若干力学性能指标进行测定。选取重组竹试件若干,测定其抗剪强度、弹性模量、泊松比;制作钢板材性试件若干,测定材料的弹性模量、泊松比、屈服强度以及抗拉强度,这些参数的测定是组合梁理论分析的基础。第二,对9根薄壁型钢-重组竹组合梁进行试验,探讨其在对称集中荷载作用下的抗弯性能,总结组合梁的变形特点和破坏特征,推导其正截面抗弯承载力理论计算公式和变形计算公式。第三,对12根薄壁型钢-重组竹组合梁进行试验,探讨组合梁的斜截面抗剪性能。通过设置组合梁不同剪跨比(λ=0.8、1.5、2.0、3.0),研究剪跨比对组合梁破坏形态的影响;分析腹板重组竹厚度、翼缘重组竹厚度以及钢板厚度、截面高度对抗剪性能和变形特征的影响;通过理论分析,计算组合梁在受力过程中的挠曲变形以及抗剪能力。最后,通过有限元数值模拟,对组合梁的应力、应变和变形情况进行了分析。研究表明,薄壁型钢-重组竹组合梁的抗弯性能与翼缘竹板厚度、镀锌钢板厚度以及截面高度密切相关,且提高竹材性能可以较大的提高组合梁抗弯承载力、有效抑制变形发展;在抗剪实验中发现,剪跨比对组合梁破坏形态影响较大,除了翼缘重组竹厚度变化对抗剪承载力的提高影响较小外,其他因素与组合梁抗剪承载力提高密切相关;本文提出的各项公式简明实用。总体来说,薄壁型钢-重组竹组合梁在受力过程中两种材料结合的较好,各自发挥材料的优良特性;组合梁作为一种新型绿色节能构件,整体性能突出,制作简单,可以形成工业化生产,具有广阔的应用前景。
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