钢木复合梁/柱的屈曲破坏机理及其设计计算方法研究

基本信息
批准号:31770602
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:高颖
学科分类:
依托单位:北京林业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘红光,李晓刚,赵钰婷,张颖,李威,张佳男,徐霖
关键词:
设计方法受力机理钢木复合构件力学测试木结构
结项摘要

Wood-steel composite beam and column is a kind of optimized designed composite construction material made of wood and steel which are both easy prefabrication manufactured material. Several researches have been conducted to study the basic performance of this material, but results of buckling mechanism of force and action are rarely seen. The application proposed the researches of mechanical behavior and design method of how the wooden cover layer restrain the steel member as the outer restrain system based on the principle of buckling. This project plans to study the composite components by the method of experiment, modeling and analysis, which including:.1) Mechanical mechanism: revealing the mechanical behavior and the mechanism of action of the wooden cover layer restraining the steel member as the outer restrain system;.2) Theory and models: the theoretical model and the bearing capacity calculating method of the wooden cover layer restraining the steel member as the outer restrain system;.3) Design and Calculation Method: proposing the optimized structure and the design method of wood-steel composite beam and column component with wooden cover..The research is supposed to indicate the fundamental theory of the typical structure and develop a design method of steel-wood composite beam and column component. It would provide the reliable theoretical basis for the engineering application and the ensure quality of prefabricated building materials in the future.

钢木复合梁/柱构件是将钢材和木材这两种易于预制加工的建筑材料进行结构优化设计后得到的一种性能优异的新型复合建筑材料。目前,有学者对该种材料已进行一些基本性能的研究,但对其抗屈曲的力学行为以及作用机理研究还基本处于空白。申请人基于钢构件的抗屈曲理论,提出对用覆木层作为外约束系统抑制钢构件屈曲的受力机理、理论计算以及设计方法的研究。本项目拟通过试验、数值模拟和理论分析对复合构件进行研究,包括:(1)受力机理:揭示覆木外约束抑制钢构件屈曲的力学行为和作用机理;(2)理论方法:覆木外约束抑制钢构件屈曲的理论模型和承载力计算方法;(3)设计方法:提出覆木钢木复合梁柱构件的优化构造及设计方法。通过研究,解决典型构造形式的钢木复合梁柱构件的基本理论问题、形成设计方法,为工程应用提供可靠的理论基础,为预制装配式建筑的发展提优质可靠的材料保证。

项目摘要

钢木组合梁/柱构件是将钢材和木材这两种易于预制加工的建筑材料进行结构优化设计后得到的一种性能优异的新型复合建筑材料。为了更深入的了解这一新型构件的屈曲性能,本项目对钢-木组合梁和钢木组合柱开展了系列研究:(1)对H型钢-木组合柱开展了轴压性能研究,结果表明组合柱力学性能随长细比的增加而降低,木材在内部钢材屈服后提供约束作用,并提出了组合柱承载力的计算方法。(2)对L形钢-木组合柱进行了轴压性能试验,结果表明,组合柱性能受木材强度,含钢率和柱高的影响,并通过精细化有限元模型分析了其受力过程中的轴力分配和木材的约束效应。(3)对H型钢-木组合梁的抗剪和抗弯性能进行了试验,结果表明,组合梁抗剪性能受剪跨比影响较大,增加上翼缘木材厚度可提高组合梁抗屈曲能力。建立了考虑界面滑移的组合梁分析模型,通过数值模拟讨论了各参数对组合梁抗屈曲能力的影响。在此研究基础上,为进一步探究钢木复合梁/柱-CLT板结构体系的可行性,还开展了CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究,以及自攻螺钉与榫卯连接CLT墙体节点力学性能研究。结果表明采用T型连接件连接的节点性能较优,且Y&K法分析该类节点更合理;银锭榫和燕尾榫连接的垂直CLT墙体-墙体节点的面外受剪性能受榫头宽度影响,且性能由于自攻螺钉连接的节点。基于以上研究,形成了钢木复合梁/柱结构的设计方法,为钢木组合梁/柱的工程应用奠定了可靠的研究基础,并在某公共建筑结构中得到初步应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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