纤维增强木基板足尺构件力学性能试验与分析

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近年来四川地区地震频发,汶川地震、芦山地震致使农村地区大量的砌体结构遭受破坏。反观以木结构为主的房屋,却表现出了比砌体结构好的抗震性能。本文所研究的纤维木基材料,是利用废旧木工板条、轻烧氯化镁、氯化镁作为原材料,以秸秆、短切玻璃纤维等作为增强材料制造而成的。它不仅能够对废旧材料进行再利用节约资源,同时还具有工业化生产程度高、施工效率快的优点,与新型城镇化建设的大潮流所契合。为推广该类结构在村镇建筑中的应用,本文首先针对其典型的板类构件进行了四分点弯曲试验、轴心受压试验、剪切试验,对其位移、应变进行了分析。然后利用有限元软件ABAQUS进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比,得到主要结论如下:(1)纤维增强木基板足尺受弯构件,基本满足平截面假定,底部的覆面板在受弯过程中,受力比较均匀。其破坏形态分为两类,一类是封边板与覆面板在粘结处的粘结破坏,另一类是封边板本身的破坏。构件胶结处一旦出现开裂,在短时间内就会失效。最大受弯承载力均值为87.91kN,跨中最大位移均值为24.98mm。(2)纤维增强木基板足尺构件在受压情况下,其破坏形态主要是以4个边角处封边板与覆面板的粘结破坏为主。整个受压过程中,面外位移非常小,不容易发生失稳破坏。通过对其覆面板上的应变分析,面内的应变分布也比较均匀。最大受压承载力,对于受压面积为550mm×160mm的构件为571.79kN;对于受压面积为730mm×160mm的构均值为814.5kN。最大压缩均值为11.83mm。(3)通过对纤维增强木基板足尺构件进行受剪试验,得到了受剪构件的破坏荷载以及破坏形态。其破坏形态主要分为2类,一类是支座处的破坏,而另一类是槽钢加载处的局部破坏。其最大受剪承载力为平均值为330.71kN,跨中最大位移平均值为8.48mm。(4)无论是受弯、受压、还是受剪构件,其位移在整个受力过程中都非常小。试验过程中构件刚度变化不大,开裂后仍然具备一定的承载能力。但一旦开裂就会迅速失效,呈现出脆性破坏的特征。所以出于安全的考虑,建议以其胶结强度来进行设计。
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