鋼—木組合構(gòu)件試驗(yàn)研究及有限元分析.pdf

1、鋼-木組合構(gòu)件是以鋼材為核心受力材料、木材為面層材料,采用對(duì)拉螺栓連接的方式使得兩者協(xié)同變形,主要由鋼板承受外部荷載的一種組合構(gòu)件類型。鋼-木組合構(gòu)件受力性能良好且外觀優(yōu)美,是集功能及外觀于一體的優(yōu)良組合構(gòu)件。本文的主要內(nèi)容如下： 首先,闡述了鋼、木結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)缺點(diǎn),提出了鋼-木組合構(gòu)件的設(shè)計(jì)思想,分析了鋼-木組合構(gòu)件的受力性能和特點(diǎn)。 其次,對(duì)鋼-木組合懸臂梁進(jìn)行了試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)在外荷載作用下,測(cè)得的鋼板應(yīng)變值均能很好

2、地符合平截面假定,組合梁具有較好的整體穩(wěn)定能力,木板的側(cè)限作用保證了鋼板梁在達(dá)到材料屈服強(qiáng)度之前不會(huì)發(fā)生整體和局部屈曲破壞,這說明鋼-木組合構(gòu)件的設(shè)想是可行的。鋼板梁的應(yīng)力接近且略小于有限元計(jì)算結(jié)果,這與試驗(yàn)前的預(yù)測(cè)相一致。 第三,運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS建立了梁和柱兩種有限元計(jì)算模型,考慮幾何非線性和材料非線性進(jìn)行了分析,并對(duì)組合梁試驗(yàn)結(jié)果及有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析研究。計(jì)算分析揭示了鋼-木組合構(gòu)件比相應(yīng)的純鋼構(gòu)件具有

3、更加良好的抗失穩(wěn)能力,而與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比說明考慮接觸效應(yīng)的有限元計(jì)算能夠較好地反映構(gòu)件的受力狀態(tài)。對(duì)于有限元計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的差別,也給出了定性的判斷。 最后,在理論上對(duì)組合構(gòu)件進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。首先,對(duì)于組合梁的設(shè)計(jì),運(yùn)用受彎構(gòu)件的彎扭屈曲理論,計(jì)算為防止鋼板發(fā)生整體失穩(wěn)所需木板的厚度,用能量法推導(dǎo)了鋼-木組合構(gòu)件中薄壁金屬單板屈曲臨界應(yīng)力的計(jì)算公式,并得到了其屈曲系數(shù)的表達(dá)式,以按照鋼板的節(jié)間局部屈曲條件確定螺栓的間距；其次,對(duì)