冷弯薄壁型钢-OSB板组合梁抗弯性能试验研究

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钢木组合结构作为一种建筑结构体系,具有轻质、抗震性能好、施工便捷等诸多优点,被大量应用于建筑行业。然而传统钢木组合结构中使用的木材大多存在木节等初始缺陷,大大降低了组合结构中木材的抗弯承载能力。相较于传统木材,OSB板材更为均质,因此本文使用OSB板替代传统木材,采用自攻自钻螺钉连接的方式将“U”形冷弯薄壁型钢固定于梁体底部,通过上述方法制作出了一种T形截面的冷弯薄壁型钢-OSB板组合梁,并对该组合梁进行了抗弯试验研究和理论分析,主要内容如下:(1)本文对制作组合梁时使用的OSB板及钢板进行了材性试验,得到了两种材料的相关性能指标,为组合梁试验研究和理论分析提供了重要依据。(2)本文以端部钢板是否加固和OSB板是否连续为主要变量,采用三分点加载方式对三组组合梁试件进行了抗弯试验研究,对比分析了各试件的破坏过程及破坏形态,得到了每组试件的荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明冷弯薄壁型钢-OSB板组合梁抗弯性能良好,采用螺钉连接的方式可以保证OSB板和“U”形冷弯薄壁型钢协同工作。(3)通过ANSYS有限元软件分别对三组冷弯薄壁型钢-OSB板组合梁试件进行了有限元分析,其中OSB板与冷弯薄壁型钢间的连接采用了节点耦合及建立接触单元的方法进行模拟。同时,基于有限元软件分析的方法对组合梁进行了参数分析,进一步考查了 OSB板厚度、钢板厚度、钢板与OSB板间自攻自钻螺钉间距对组合梁承载力的影响。(4)本文考虑组合梁受层间滑移效应的影响,提出了组合梁挠度计算的二阶算法,建立了考虑滑移效应的层间相对滑移和挠度的二阶常微分方程,并计算出对称荷载作用下的挠度精确解。对今后冷弯薄壁型钢-OSB板组合梁的工程实际应用起到了一定参考。
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