基于纤维增强木基构件试验与应用研究

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随着建筑业的发展,建筑污染及资源浪费成为日益突出的问题,同时,近年来国家大力提倡建筑工业化,而本文采用的纤维增强木基板由镁质水泥为胶凝材料,以秸秆、树枝等植物纤维、短切玻璃纤维和玻璃纤维网格布为增强材料,经浇注、硬化后在废旧木工板条表面形成的薄板。将它采用专用的粘结剂粘结成各种构件或结构来修建低层建筑既能满足建筑工业化的需求,又能保护环境和节约资源。基于已经出现该材料建造的低层建筑,为推广该新材料在低层建筑中的应用,本文主要从梁式受弯构件、柱式受压构件及受压和受弯构件节点的性能出发,作为该新型建造方式楼板、墙体及其节点的定性和定量分析的依据,以此探讨新型建造体系的设计方法。所以本文研究的主要内容有:(1)对5个纤维增强木基梁进行试验研究,分析了梁的受力过程,得到梁的抗弯破坏形态。通过材料力学方法给出梁的名义抗弯强度。(2)对2个轴压短柱进行试验研究,分析了柱的受力过程,明确其破坏形态;得到短柱破坏时的荷载,并给出轴压柱的名义抗压强度。(3)设计了纤维增强板粘结成构件的粘结面、梁柱粘结节点和墙板粘结节点3类不同粘结形式,并对其进行纯剪切试验,得到剪切破坏机理和3种粘结类型的名义剪切强度;通过反复对比的方法,得到合理的梁柱或墙板节点粘结方式,根据对2组6根梁柱搭接方式进行试验对比研究,得到合理梁柱搭接方式。并按照试验结果,采用材料力学的方法计算出节点的抗剪强度。(4)分析基于梁、柱及节点试验结果,探讨板-墙结构的强度设计方法,并运用ABAQUS有限元软件模拟三层楼在实际荷载工况下的应力分布规律,并与试验给出的名义应力进行对比,得出名义应力大于实际工程中的应力的2倍;总体上,墙板节点剪切应力的3倍小于节点抗剪强度。所以结构具有较高的安全储备,建议该结构的低层住宅可以采用允许应力法对其结构进行设计。
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