带约束拉杆方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱轴心抗压性能

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随着我国建筑行业的迅猛发展,自然资源消耗与环境污染愈发严重。因此,开发绿色建材以及相应的生产技术已逐渐成为迫切需要。我国竹材资源丰富,但竹材利用率并不高。如果将钢、竹进行组合,并合理地运用于建筑结构,将会带来广阔的发展前景。本文在已有研究的基础上,改进设计了一种新型带横向约束拉杆的方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCCB),并研究其轴心抗压性能。本文首先设计制作了9根SBCCB轴心抗压试件,并规划了抗压试验方案;然后对9根SBCCB进试件行了轴心抗压试验,着重考察了SBCCB受压破坏形态,分析了SBCCB试件的截面尺寸、长细比和截面组合方式对其开胶荷载和极限承载荷载的影响,并与已有SBCC的极限压应力进行了比较。试验结果表明:SBCCB的轴心抗压失效破坏主要为柱端及柱身横向约束拉杆之间的竹胶合板开胶破坏和竹胶合板材料破坏,其极限承载荷载不仅与截面尺寸和长细比相关,而且受截面组合方式影响。设置横向约束拉杆可有效减缓试件的开胶破坏,改变极限破坏模式,显著提高极限承载力;与SBCC的极限压应力相比,SBCCB极限压应力平均提高26%。通过非线性回归分析,建立SBCCB轴心抗压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合良好,绝对误差小于14%。最后利用ABAQUS有限元软件对25个SBCCB模型(包括9个测试试件)进行了仿真分析,并进行了模拟结果与试验结果的对比,以及影响因素的验证。从总体结果来看,ABAQUS有限元分析所得极限承载力同试验结果吻合较好,误差不大。对SBCCB试件采用有限元分析是可行的,利用数值模拟分析方法可以较好地指导甚至替代试验研究。
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