矩形钢管·竹胶合板组合梁抗弯性能分析

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1、矩形钢管·竹胶合板组合梁抗弯性能分析王羡农，赵佳遥，梁琚，邢雪震(河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)摘要：随着建筑新型材料的发展与环保建筑理念的提出，竹材因其具备良好的力学性能，可作为理想的建筑材料。本文设计钢竹组合梁，充分利用竹材与轻钢的优点，分析组合梁的挠度、承载力，研究组合粱的工作性能，并得出相应的理论计算公式。经过有限元分析软件ANsYS，验证钢竹组合粱理论计算的可行性，同时可作为模拟钢竹组合梁工作性能的分析依据。关键词：矩形钢管；竹胶合板；组合梁；挠度；承载力中图分类号：TU531．3文献标识码：A文章编号

2、：1672—401l(2011)Ol一0047一03TheRe鼢rchonMechaIli璐Properli鹤of胁tangIl·IarStedPipe-B锄b∞PIywoodC锄p髑讹砍铘啮WANcX记n∞ng，Z}{AoJ嘶∞，UANGj帆，XlNGX础妇n(cof妇e矿c如以％i，聊矗增，胁kiU越化rs毋矿E愕i聊折昭，讹以口，l056038，C^i眦)Abst翰ct：Bythedevel叩mentofnewco璐tnlcti∞materi-alsandtheadvocatillgofenvimnnlentalpmtect

3、ion∞tllecon-8tnlction，bamboois证thgoodqualification鹊en百neerir唱stnlctureidealmaterials．ThisanicledesigIlsanewkindofcompositebe嘲u∞ofrect蛐guhrstedpipe衄db锄b00ply．w00d．AccoIdingtotheadv锄tag船鹊ped．onIlancesofb锄boo蛐dbghtsteel，觚alysisthedenection，thebearingcapac时，the叩eratingpe而

4、哪aneeofthe8teel—bamboocomp08itebe锄8．What’smore．obtainsthetheoreticalc{llculationfo彻ula∞thesteel—b咖boocomp吣itebeams．ARerthe龃alysisbythefiniteelements砸w缸eANSYS，con6珊ingtheoreticalcalcu-lati∞ofthecompI∞itebeamsisfeasible，simultaneouslyitsup-pos鹤analyticmethodofsteel—bamb

5、oobeam8．Keywords：rectangularsteelpipe；b锄boopl”帅od；compositebealIls；denection；bearingcapacityO前言随着目前建筑材料的发展与环保建筑理念的提出，竹子强度高、质量轻、环保节能等性能特点在建筑结构中的应用具有良好的发展前景，加之我国南方竹木业的发达，竹材人造板的加工技术日益成熟，可充分发挥竹材特点及扩大应用范围。本文设计钢竹组合梁，利用竹材与轻钢各自的材料性能：结构重量轻、抗震性能好、易于生产和施工，同时，低耗能、绿色环保，保持生态环境平衡健康发

6、展¨“1。本文提出的钢竹组合梁采用两张竹胶板中间夹矩形钢管，并用结构胶粘合，利用螺栓夹紧连接。钢竹梁组作者简介：王羡农(1965一)，女，河北辛集人，硕士．河北工程大学土木工程学院教授。主要从事钢结构教学、科研和设计工作。合效应良好，可达到所需承载力和刚度要求，梁中钢管内的空腔可作为管线穿通使用。图1钢竹组合粱示意图1钢竹组合梁抗弯理论的基本假定1．1组合梁的基本假定钢材具有强度高、重量轻、良好的弹性与塑性；竹胶合板强度、弹性模量、韧性及耐磨性与木材相近，并优于木材。本文从材料力学特性来考虑设计结构构件。基于之前研究者对钢竹组合板

7、的分析研究，钢板与竹板在弹性阶段承受荷载时，能够完全共同工作、变形协同、连接处钢板与竹板应变一致，因此在理论计算时，可将两者看成一个整体进行计算。在这里，进行钢竹组合梁计算时，需做三项基本假定如下：(1)矩形钢管和竹胶合板之间结合紧密，协调工作，将两者视为一体，截面应变保持平面；(2)不考虑螺栓连接对组合粱抗拉强度的影响；考虑其对组合梁夹紧作用时对承载力计算的提高系数；(3)钢管和竹胶合板均为理想弹性体，在设计荷载范围内，两者的应力均处于弹性阶段。1-2组合梁截面换算由于需要计算组合构件在外力作用下两种材料协同工作的变形与应力，则

8、将此钢竹组合材料构件进行等截面换算，并遵循等截面换算原则：(1)截面换算前后截面的抗拉、抗压能力不变；(2)截面换算前后两种材料的变形一致。组合梁截面的竹胶合板经过等效截面换算成等效的“钢”截面，分析如下：A^盯6=A。吒(1)trk=Ebe口

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