钢-木组合梁作为一种新型组合梁,它兼有钢材塑性、延性、强度高和木材具有绿色环保、抗震性性能好的优势,特别适合于轻型的多层房屋结构,顺应了国家大力推动绿色环保发展的方向,符合我们建筑工业化和装配式化的要求,但如何将钢材与木材有效组合形成承载力、耐久性性能可为优越组合梁仍是需要进一步研究探索的问题。开展新型钢-木组合梁的抗弯承载力性能及计算分析方法有着实际的工程应用价值。本文提出将薄壁H型钢与木材通过螺钉+粘胶组合形成一种新型薄壁H型钢-木组合梁。针对该梁的承载力性能及计算分析开展如下研究工作:(1)本文开展了木材、薄壁型钢的物理特性与力学性能实验和简支薄壁H型钢-木组合梁受弯承载力实验。实验获得了主要材料的力学性能参数、随着荷载的加载过程,P-△曲线、跨中截面沿高度应变分布实验结果;探索了薄壁H型钢-木组合梁破坏过程破坏形态失效模式;揭示了薄壁H型钢-木组合梁的组合机理和承载力性能。(2)本文开展了从考虑组合梁滑移方面进行薄壁H型钢-木组合梁承载力计算公式的理论推导工作。一方面,从构件承载力强度状态角度来说,组合梁分弹性承载力和极限承载力两个阶段,提出了相应的理论承载力计算公式,并与实验结果进行验证。另一方面,考虑了滑移因素,在组合梁正常使用极限状态情况,提出了简支组合梁对称集中荷载加载的挠度方程,计算出其理论挠度值,并与实验值进行验证。(3)采用ABAQUS有限元分析软件对薄壁H型钢-木组合梁承载能力进行数值模拟。探索引用内聚力接触模型、有限元建模、边界条件及载荷加载方式关键技术进行了有限元模拟,并与实验结果验证合理性。基于数值模拟合理性,开展了组合梁钢材强度、木材翼缘宽度、翼缘厚度、腹板厚度、截面“配筋率”影响因素对承载力的影响分析。通过开展了薄壁H型钢-木组合梁受弯实验、承载力-变形理论推导计算及数值模拟计算的研究分析得到如下结论:(1)通过薄壁H型钢-木组合梁受弯实验分析表明,组合梁可以实现钢、木的有效组合,相对纯木梁的承载力得到有效的提高。数据分析得出,在相同木材用量的情况下,薄壁H型钢-木(柏木)、(柏木翼缘+加勒比松腹板)组合梁比纯木梁的承载力分别提高了43.15%、45.45%。(2)影响薄壁H型钢-木组合梁承载力因素有翼缘板宽度、腹板高度、腹板厚度、钢板厚度、翼缘板厚度,通过受弯实验分析,得出组合梁翼缘板宽度、腹板高度、翼缘板厚度和薄壁H型钢厚度对薄壁H型钢木组合梁受弯承载力影响较为明显。(3)通过理论计算验证分析,提出滑移系数ξ=1.30,刚度折减系数λ=0.90时组合梁受弯承载力最贴接实际,精度最高。同时更说明了考虑滑移因素对组合梁承载力计算较为精确。(4)通过有限元数值模拟计算研究表明,运用内聚力Cohesive单元模拟组合梁弹塑性阶段承载能力计算值与实验结果能较好的吻合,说明采用Cohesive单元模拟是可靠可行。(5)通过数值模拟计算结果定性分析表明,木材翼缘宽度、翼缘厚度、截面“配筋率”影响因素对组合梁的承载性能影响较为明显;从数据定量分析表明,在“配筋率”基本不变的情况下,木材翼缘单位20mm宽度承载力有效提高10.25%,木材翼缘单位5mm厚度承载力有效提高8.88%左右;“配筋率”单位提高0.70%,承载力有效提高5.20%。