一种层叠梁单元的钢/FRP板增强胶合木梁受弯性能分析研究
发布时间：2021-06-10 15:19
目前,随着我国政府对节能环保的日益重视,胶合木材料作为一种绿色环保材料必将具有良好的应用前景。胶合木是现代木结构主要材料,它具有强度高、构件尺寸与截面形状不受限制、实现劣材优用、受力性能好、绿色环保等优点。但是由于胶合木的材料特性问题,胶合木梁在荷载作用下通常发生底部受拉破坏,而上部材料的抗压强度却没有得到充分利用。其次,纯胶合木梁的承载力低、变形较大,不一定能满足实际需要。针对上述问题,本文以钢板/FRP板作为增强材料,并构造出一种层叠梁单元来研究钢板/FRP板增强胶合木梁的受力性能。本论文研究工作和结论如下:以Timoshenko梁理论为基础,推导出了Timoshenko层叠梁形函数,然后使用Timoshenko’s层叠梁函数作为钢板/FRP板增强胶合木梁单元的形函数。并根据胶合木的构造特点,建立了一个简单的两节点层叠梁单元。使用建立的层叠梁单元能够模拟浅梁和中深梁,单元模型也可有效避免剪力自锁现象,同时建立的单元中考虑了材料非线性和几何非线性性质。将该位移插值函数代入几何方程中获得应变矩阵,然后再采用T.L格式求得切线刚度矩阵,最后成功的建立了钢板/FRP板增强胶合木梁的有限元模...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故宫太和殿
第一章 绪论木材是世界上一种影响深远的建筑材料，也是中国传统的建筑材料。我国的木建筑有着几千年的发展历史，最早的木结构是使用木柱和茅草建成的茅草房，这类木建筑可追溯到半坡仰韶文化时期，到秦、汉时期，传统建筑的木结构（椽，斗拱，枋等）已经在多样化的基础上形成了最基本的模式[1]。在唐代，山西五台山佛光寺大殿反应了木结构建筑发展到了成熟时期。宋朝时期，李诫作著作的《营造法式》对于建筑的选材、骨架、尺寸都有详细周全的规定，是一本关于中国建筑设计与施工的指导书，同时奠定了中国建筑的理论体系，并对越南、缅甸、朝鲜、韩国、日本等国家的建筑产生了深远的影响[2]。明、清的木结构建筑在此基础上变得更加的简练与精美，其中以宫殿与寺庙为典型代表，保存至今的有应县木塔、平顺大云院、大同华严寺、五台佛光寺、苏州玄妙观、故宫太和殿等。这些建筑以高超的工艺与优美的造型，具有极高的艺术和文化价值。
兼具良好使用性能和优良环境协调性的材料。作为建筑材料之一的木材正是这方面佼者，在性能相同条件下对胶合木和钢材生产所需要消耗的能源进行比较，生产具同性能的 1m2胶合板外墙和钢板外墙的制造能源分别为 72MJ 和 165MJ，其碳排放别为 1.7kg 和 3.3kg。用木质材料生产具有相同性能的建筑材料，其能源消耗和 C放量的显著优势由此可见一斑。加之木材的固碳作用非常明显，1m3木材可固定碳，需要吸收 0.92t 的 CO2。1.2.3 结构胶合木的应用在日本、加拿大、欧美等这些林业发达国家中，现代木结构住宅在民用住宅中到广泛的使用，不仅在建筑风格方面，还是结构体系、建造方式上均有各自特色，成为当今木结构建筑设计和建造的标杆。林业发达的这些国家新建的木结构建筑所比例非常高，例如：日本木结构住宅占到了 45%、欧洲的部分国家 1~2 层的建筑中构达到了 90%、在美国和加拿大的木结构住宅高达 80%。同时在这些国家中，木材工、木结构的建造安装，建筑水平已相对成熟，除了建造基本的木质别墅外，木结向大型商业和工业建筑以及学校、体育场馆及桥梁建筑方向发展[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢板增强胶合木梁的抗弯性能[J]. 杨昕卉,薛伟,郭楠. 吉林大学学报(工学版). 2017(02)
[2]体外预应力胶合木梁抗弯性能试验研究[J]. 杨会峰,朱文祥,郝建东,徐伟. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]胶合木植筋节点黏结锚固可靠度分析与设计建议[J]. 凌志彬,刘伟庆,杨会峰. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]落叶松胶合木力学性能试验研究[J]. 周佳乐,冯新,周先雁. 中南林业科技大学学报. 2016(08)
[5]预应力配筋胶合木梁受弯性能试验[J]. 左宏亮,孙旭,左煜,郭楠. 东北林业大学学报. 2016(02)
[6]胶合木梁抗弯承载力分析[J]. 周先雁,曹磊,曾丹,何朝红. 建筑结构. 2015(22)
[7]FRP加固木结构研究和应用综述[J]. 邵劲松,薛伟辰,刘伟庆,王乐. 玻璃钢/复合材料. 2015(04)
[8]预应力胶合木张弦梁受弯性能有限元分析[J]. 左宏亮,杨颖伟,郭楠,何东坡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]基于有限元法超细木粉的力学分析[J]. 杨冬霞,范长胜. 森林工程. 2015(02)
[10]玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能的影响[J]. 左宏亮,卜大伟,郭楠,何东坡. 东北林业大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]钢板增强胶合木梁受弯性能及设计方法研究[D]. 杨昕卉.东北林业大学 2016
[2]CFRP-木材复合材界面力学特性研究[D]. 杨小军.南京林业大学 2012
[3]FRP加固负载混凝土梁的抗弯性能及剥离行为研究[D]. 贺学军.中南大学 2007
[4]碳纤维片材加固钢筋混凝土梁抗弯性能与剥离破坏研究[D]. 李贵炳.浙江大学 2006
硕士论文
[1]配筋胶合木梁受弯性能试验研究[D]. 孙旭.东北林业大学 2016
[2]胶合木梁抗弯疲劳性能试验研究[D]. 蔡佳浓.中南林业科技大学 2015
[3]胶合木材料力学性能研究[D]. 蔡竞.大连理工大学 2014
[4]曲梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用[D]. 张志明.长沙理工大学 2014
[5]简支梁经典理论适用性的研究[D]. 周杰.华南理工大学 2013
[6]花旗松胶合木构件主要力学性能研究[D]. 张磊.天津大学 2012
[7]预应力积成材的承载能力研究[D]. 马佳.北京交通大学 2011
[8]FRP加固木梁抗弯性能的试验研究[D]. 李飞.华侨大学 2009
[9]CFRP材料加固木梁性能研究[D]. 姬卓.上海交通大学 2009
[10]胶合木梁中温度与湿度应力的研究[D]. 陈旭.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3222621
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故宫太和殿
第一章 绪论木材是世界上一种影响深远的建筑材料，也是中国传统的建筑材料。我国的木建筑有着几千年的发展历史，最早的木结构是使用木柱和茅草建成的茅草房，这类木建筑可追溯到半坡仰韶文化时期，到秦、汉时期，传统建筑的木结构（椽，斗拱，枋等）已经在多样化的基础上形成了最基本的模式[1]。在唐代，山西五台山佛光寺大殿反应了木结构建筑发展到了成熟时期。宋朝时期，李诫作著作的《营造法式》对于建筑的选材、骨架、尺寸都有详细周全的规定，是一本关于中国建筑设计与施工的指导书，同时奠定了中国建筑的理论体系，并对越南、缅甸、朝鲜、韩国、日本等国家的建筑产生了深远的影响[2]。明、清的木结构建筑在此基础上变得更加的简练与精美，其中以宫殿与寺庙为典型代表，保存至今的有应县木塔、平顺大云院、大同华严寺、五台佛光寺、苏州玄妙观、故宫太和殿等。这些建筑以高超的工艺与优美的造型，具有极高的艺术和文化价值。
兼具良好使用性能和优良环境协调性的材料。作为建筑材料之一的木材正是这方面佼者，在性能相同条件下对胶合木和钢材生产所需要消耗的能源进行比较，生产具同性能的 1m2胶合板外墙和钢板外墙的制造能源分别为 72MJ 和 165MJ，其碳排放别为 1.7kg 和 3.3kg。用木质材料生产具有相同性能的建筑材料，其能源消耗和 C放量的显著优势由此可见一斑。加之木材的固碳作用非常明显，1m3木材可固定碳，需要吸收 0.92t 的 CO2。1.2.3 结构胶合木的应用在日本、加拿大、欧美等这些林业发达国家中，现代木结构住宅在民用住宅中到广泛的使用，不仅在建筑风格方面，还是结构体系、建造方式上均有各自特色，成为当今木结构建筑设计和建造的标杆。林业发达的这些国家新建的木结构建筑所比例非常高，例如：日本木结构住宅占到了 45%、欧洲的部分国家 1~2 层的建筑中构达到了 90%、在美国和加拿大的木结构住宅高达 80%。同时在这些国家中，木材工、木结构的建造安装，建筑水平已相对成熟，除了建造基本的木质别墅外，木结向大型商业和工业建筑以及学校、体育场馆及桥梁建筑方向发展[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢板增强胶合木梁的抗弯性能[J]. 杨昕卉,薛伟,郭楠. 吉林大学学报(工学版). 2017(02)
[2]体外预应力胶合木梁抗弯性能试验研究[J]. 杨会峰,朱文祥,郝建东,徐伟. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]胶合木植筋节点黏结锚固可靠度分析与设计建议[J]. 凌志彬,刘伟庆,杨会峰. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]落叶松胶合木力学性能试验研究[J]. 周佳乐,冯新,周先雁. 中南林业科技大学学报. 2016(08)
[5]预应力配筋胶合木梁受弯性能试验[J]. 左宏亮,孙旭,左煜,郭楠. 东北林业大学学报. 2016(02)
[6]胶合木梁抗弯承载力分析[J]. 周先雁,曹磊,曾丹,何朝红. 建筑结构. 2015(22)
[7]FRP加固木结构研究和应用综述[J]. 邵劲松,薛伟辰,刘伟庆,王乐. 玻璃钢/复合材料. 2015(04)
[8]预应力胶合木张弦梁受弯性能有限元分析[J]. 左宏亮,杨颖伟,郭楠,何东坡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]基于有限元法超细木粉的力学分析[J]. 杨冬霞,范长胜. 森林工程. 2015(02)
[10]玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能的影响[J]. 左宏亮,卜大伟,郭楠,何东坡. 东北林业大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]钢板增强胶合木梁受弯性能及设计方法研究[D]. 杨昕卉.东北林业大学 2016
[2]CFRP-木材复合材界面力学特性研究[D]. 杨小军.南京林业大学 2012
[3]FRP加固负载混凝土梁的抗弯性能及剥离行为研究[D]. 贺学军.中南大学 2007
[4]碳纤维片材加固钢筋混凝土梁抗弯性能与剥离破坏研究[D]. 李贵炳.浙江大学 2006
硕士论文
[1]配筋胶合木梁受弯性能试验研究[D]. 孙旭.东北林业大学 2016
[2]胶合木梁抗弯疲劳性能试验研究[D]. 蔡佳浓.中南林业科技大学 2015
[3]胶合木材料力学性能研究[D]. 蔡竞.大连理工大学 2014
[4]曲梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用[D]. 张志明.长沙理工大学 2014
[5]简支梁经典理论适用性的研究[D]. 周杰.华南理工大学 2013
[6]花旗松胶合木构件主要力学性能研究[D]. 张磊.天津大学 2012
[7]预应力积成材的承载能力研究[D]. 马佳.北京交通大学 2011
[8]FRP加固木梁抗弯性能的试验研究[D]. 李飞.华侨大学 2009
[9]CFRP材料加固木梁性能研究[D]. 姬卓.上海交通大学 2009
[10]胶合木梁中温度与湿度应力的研究[D]. 陈旭.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3222621
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