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薄壁C型钢—竹胶板组合楼板力学性能研究

作　者: 韩添石
导　师: 李玉顺
学　校: 宁波大学
专　业: 结构工程
关键词: 竹胶板薄壁C型钢组合楼板抗弯试验承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
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内容摘要

目前我国大多数建筑物的楼盖系统仍采用钢筋混凝土或钢-混凝土组合楼板,这种楼板存在自重大的缺点,不利于结构抗震,在强震作用下造成的伤害往往是最直接和大面积的,去年5.12汶川地震就是一次深刻的教训,因此楼板的轻型化显得十分重要。基于我国拥有世界上最丰富的竹资源,且竹材具有良好的力学性能,本文提出在两张竹胶板之间粘结两根薄壁C型钢形成一种既轻质又节能环保的薄壁C型钢-竹胶板组合楼板。本文进行了3种组合楼板的抗弯试验:(1)钢竹界面仅用粘合剂粘结的单纯胶结型;(2)钢竹界面用粘合剂粘结并钉入紧固件的复合胶结型;(3)钢竹界面用粘合剂与紧固件并用,且在型钢两侧粘贴竹板条的型钢强化型。通过静力加载试验,分析了组合楼板的受弯过程、破坏形态和荷载-变形曲线特征,探讨了组合楼板的钢竹组合效应、破坏机理及其变形能力、承载能力。试验结果表明:螺钉紧固件对提高钢竹组合效应起到较好的作用;型钢两侧粘贴竹板条能明显提高型钢稳定性和组合楼板的延性;钢竹组合楼板具有较高的刚度和很强的承载能力,可以作为建筑楼板使用。钢竹组合楼板抗弯试验的基础上,对楼板进行理论分析。组合板在正常使用极限范围内,钢与竹粘结可靠,楼板整体工作性能能够保证,且型钢与竹胶板均处在弹性变形阶段,组合板按整体弹性受力构件进行分析,提出了组合楼板的挠度计算公式;在组合板达到承载力极限状态时,型钢翼缘进入甚至超过屈服应变,针对不同的截面形式的组合楼板提出对应的抗弯承载力计算公式,据此计算的组合楼板跨中挠度及受弯承载力的计算值与试验值吻合较好。应用有限元软件ANSYS对钢竹组合楼板进行模拟分析,得出楼板在均布荷载作用下C型钢和竹胶板的应力、应变分布以及组合板挠度变形值和抗弯承载力极限值。将组合楼板的有限元ANSYS分析结果与试验、理论计算结果进行比较分析表明,三者结果均吻合良好,说明了本文中ANSYS建模时所采用的单元类型、网格划分可以用于钢竹组合结构的计算和分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 竹材人造板  10-13
    1.2.1 竹材人造板分类  10-11
    1.2.2 竹材人造板主要力学性质  11-12
    1.2.3 竹材人造板应用  12-13
  1.3 国内外组合楼板的研究现状  13-16
  1.4 薄壁型钢-竹胶板组合楼板  16
  1.5 本文研究的目的和意义  16-17
  1.6 本文研究工作  17-18
2 薄壁型钢-竹胶板组合楼板的抗弯性能试验  18-41
  2.1 竹胶合板的力学性能  18-22
    2.1.1 竹胶合板力学性能试验  18-19
    2.1.2 力学性能计算方法  19-20
    2.1.3 竹胶合板力学性能试验结果  20-22
  2.2 粘合剂及紧固件的选用  22-23
    2.2.1 粘合剂  22
    2.2.2 紧固件  22-23
  2.3 组合楼板的设计与制作  23-28
    2.3.1 组合楼板的设计  23-25
    2.3.2 组合楼板的制作  25-28
  2.4 组合楼板的加载与测试方案  28-32
    2.4.1 试验加载方式和测试内容  28-31
    2.4.2 试件、加载设备及测量装置的安装  31-32
  2.5 试验过程和特征  32-37
    2.5.1 试验过程描述  32-33
    2.5.2 试验荷载-挠度特征  33-36
    2.5.3 试验荷载-应变特征  36-37
  2.6 试验结果分析  37-40
    2.6.1 试件破坏结果分析  37-39
    2.6.2 荷载-变形曲线分析  39-40
  2.7 本章小结  40-41
3 薄壁型钢-竹胶板组合楼板的抗弯性能理论分析  41-53
  3.1 组合楼板材料截面换算  41-42
  3.2 组合楼板挠度计算  42-47
    3.2.1 挠度计算的意义  42-43
    3.2.2 组合楼板挠度分析计算  43-46
    3.2.3 挠度理论值与试验值比较  46-47
  3.3 组合楼板抗弯承载力计算  47-52
  3.4 本章小结  52-53
4 ANSYS 有限元模拟分析  53-65
  4.1 ANSYS 软件简介  53-54
  4.2 所用单元类型  54-57
  4.3 有限元模型的建立  57-60
  4.4 有限元分析结果  60-64
  4.5 本章小结  64-65
5 结论及建议  65-67
  5.1 本文主要研究成果  65
  5.2 进一步工作建议  65-67
参考文献  67-70
在学研究成果  70-71
致谢  71

薄壁C型钢—竹胶板组合楼板力学性能研究

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