胶合竹—混凝土组合梁足尺抗弯试验与分析

发布时间：2020-10-23 10:27

　　 作为一种新型的组合形式,胶合竹-混凝土组合梁(GluBam/bamboo-concrete composite beams,“BCC”)由上部的混凝土板、下部的胶合竹梁(GluBam)和剪力连接件组成。剪力连接件能够传递界面之间的剪力,控制混凝土板和竹梁间的界面滑移;混凝土板,由于刚度大、抗压强度高,主要受压;胶合竹梁,由于突出的强度/重量比,主要受拉、受弯。和单一的竹梁相比,胶合竹-混凝土组合梁可以显著地提高结构的强度和刚度,增大结构的跨度,并可改善结构的隔热、隔声性能以及隔振能力。因此,深入研究BCC组合梁的基本力学性能,将其应用于新建建筑及既有建筑的改造中,应该具有广泛前景。本文进行了BCC组合梁的推出试验、足尺抗弯试验以及有限元模拟,主要研究内容如下:首先,对销连接和复合式凹槽连接的组合试件进行推出试验。销连接采用植筋螺杆作为连接件,复合式凹槽连接采用凹槽长度为200mm的矩形凹槽加内置螺杆作为连接件,试验测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标。研究结果表明:对于销连接件,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善剪切滑移性能没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹含水率的影响是短暂的,可以取消;对于复合式凹槽连接件,增大凹槽长度能显著提高组合试件的承载能力和抗滑移刚度。其次,设计并进行了BCC组合梁的足尺抗弯试验。本次试验共设计了5根组合梁,选用双排钢板网、25根螺杆、不同凹槽长度的复合式凹槽连接件,试验得到了荷载-跨中挠度曲线、荷载-端部滑移曲线、应变分布曲线和组合效应退化曲线。试验结果表明:SM、SC系列组合梁表现出脆性破坏,NC、PNC系列组合梁有明显的强度恢复现象;适当增加连接件的数目和优化布置间距能明显地提高组合梁的整体性能;对于复合式凹槽连接件,扩大矩形凹槽长度能显著提高组合梁的整体刚度和承载力;混凝土的抗拉、抗剪性能,胶合竹梁的指接头位置、强度等级,层间结合力等都是影响组合梁组合性能不可忽略的因素。最后,对9根组合梁进行有限元模拟。通过对混凝土板、胶合竹梁和连接件进行了三维实体建模,相对较好地模拟了界面特性,得到了荷载-跨中挠度线弹性曲线,有限元分析结果和试验结果大致相同,二者吻合程度较好。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

施工过程中所带来的环境影响。为了应对这一挑战，我国大力推广以竹木结构为代表的绿色建筑，以及发展装配式建筑[1]。许多学者、专家开始对以胶合木作为主要工程材料的现代木结构建筑进行了一系列研究；同时，近年来国家颁布了《促进绿色建材生产和应用行动方案》，各省、市相继出台文件，大力推行使用绿色建材并建设绿色建筑，积极、稳步、健康的发展木竹建筑和装配式建筑。目前，我国的结构用木材资源还很有限[2]，但我国拥有世界上最丰富竹材资源，将竹材用作结构材料，实现“以竹代木”，应该是具有中国特色的绿色建筑发展之路[3~6]。采用原竹作为建筑材料来使用在我国及其他国家已有很长的历史，主要是将竹子作为受力构件用于房屋建筑，如图 1.1、图 1.2 所示。但是，原竹结构的节点力学性能较为复杂，结构可靠度偏低，且材料的几何尺寸不规则，无法实现工业化生产，这将极大地影响建筑结构的安全性[7~10]。因此，肖岩教授提出了一种新型结构用材料-格鲁斑（GluBam），克服了原竹作为结构材料在建筑结构使用中的许多不足，形成了基于现代工程力学、材料科学、结构设计和试验科学等的新型环保的现代竹结构，有助于在充分利用竹材资源的前提下，大力推动现代竹结构的发展，形成一套具有特色的建筑结构体系[11~14]。

施工过程中所带来的环境影响。为了应对这一挑战，我国大力推广以竹木结构为代表的绿色建筑，以及发展装配式建筑[1]。许多学者、专家开始对以胶合木作为主要工程材料的现代木结构建筑进行了一系列研究；同时，近年来国家颁布了《促进绿色建材生产和应用行动方案》，各省、市相继出台文件，大力推行使用绿色建材并建设绿色建筑，积极、稳步、健康的发展木竹建筑和装配式建筑。目前，我国的结构用木材资源还很有限[2]，但我国拥有世界上最丰富竹材资源，将竹材用作结构材料，实现“以竹代木”，应该是具有中国特色的绿色建筑发展之路[3~6]。采用原竹作为建筑材料来使用在我国及其他国家已有很长的历史，主要是将竹子作为受力构件用于房屋建筑，如图 1.1、图 1.2 所示。但是，原竹结构的节点力学性能较为复杂，结构可靠度偏低，且材料的几何尺寸不规则，无法实现工业化生产，这将极大地影响建筑结构的安全性[7~10]。因此，肖岩教授提出了一种新型结构用材料-格鲁斑（GluBam），克服了原竹作为结构材料在建筑结构使用中的许多不足，形成了基于现代工程力学、材料科学、结构设计和试验科学等的新型环保的现代竹结构，有助于在充分利用竹材资源的前提下，大力推动现代竹结构的发展，形成一套具有特色的建筑结构体系[11~14]。

b) 北街小学 竹结构安置教室图 1.3 快装式现代竹结构活动房（2）现代竹结构单体住宅。竹结构别墅的建筑技术和使用性能与北美的现木结构别墅类似，以平台化和模块化施工，建造速度快，施工就像搭积木，整工程在周期短，人员少。2008 年，湖南大学现代竹结构别墅建造完成，期间，2014 年对竹别墅进行了平移搬迁，如图 1.4b）所示，现已运行使用近 10 年，部造型及内部使用情况依旧良好，如图 1.4c）所示。
【参考文献】

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本文编号：2852913