钢木组合屋盖结构静力性能研究--《海南大学》2015年硕士论文
钢木组合屋盖结构静力性能研究
【摘要】：近年来木结构和钢结构低层住宅作为一种低碳环保建筑已在国内悄然兴起,钢木组合屋盖结构房屋是以彩钢板作屋面板,木构件作墙体骨架,轻型板材作墙面板,通过螺栓、钢板连接件和自攻螺钉连接而成的新型节能环保住宅体系。本文在实际调研和查阅大量文献的基础上,分析了该类型结构建筑在海南地区应用的适用性,用有限元软件模拟了Kifle G.Gebremedhin的试验,拟合了屋盖的荷载-位移曲线,并在此基础上提出了组合屋盖水平荷载作用下刚度的简化计算公式。
通过对海南农村民居和生态旅游景区建筑的调研,介绍了我国海南地区农村低层住宅和旅游景区低层避暑山庄的建设现状,针对木结构和钢结构建筑的特点及海南地区资源与气候环境特点,借鉴国内外发达国家(地区)木结构和钢结构建筑的建设经验,提出钢木组合屋盖结构建筑在海南的适宜建造形式。
本文基于单层房屋钢木组合屋盖结构的荷载-位移试验,应用ANSYS对其进行模拟和最小二乘法原理对屋架荷载-位移关系进行回归分析,分析了在水平荷载作用下,纯木框架、木框架加山墙钢板、木框架加四面墙钢板、木框架加四面墙钢板及半坡屋面板、木框架加四面墙钢板及双坡屋面板五种情况下纵向11根柱子檐口处的荷载-位移曲线。研究表明山墙加钢板,主要增加山墙框架的刚度,对中间框架刚度提高的贡献不明显,纵墙加钢板对各横向框架的侧向刚度的贡献均很小,而屋面钢板的蒙皮作用能显著提高中间每榀框架的刚度,且山墙不是绝对刚性的,理论计算结果与试验结果吻合较好。
通过材料力学和理论力学的剪切变形、扭转变形和弯曲变形等相关知识,本文推导了组合屋盖的水平位移刚度的简化计算公式,并与有限元计算结果进行比较,吻合较好。
【关键词】：
【学位授予单位】：海南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TU398.6;TU311.1【目录】：
摘要4-5Abstract5-6目录6-81. 绪论8-18 1.1 研究背景及意义8-10
1.1.1 研究背景8-9
1.1.2 研究意义9-10 1.2 国外相关研究现状10-14
1.2.1 试验研究10-11
1.2.2 理论研究11-14 1.3 国内相关研究现状14-15
1.3.1 试验研究14
1.3.2 理论研究14-15 1.4 国内外研究小结和尚待研究的问题15-16
1.4.1 研究小结15
1.4.2 钢木组合屋盖结构房屋尚待研究的问题15-16 1.5 本文研究内容、研究方法16-18
1.5.1 研究内容16-17
1.5.2 研究方法17-182. 钢木组合屋盖适用范围和受力特点18-26 2.1 钢木组合屋盖建筑特点及在节能环保方面的优势19-21
2.1.1 自重轻、韧性大、安全性好19-20
2.1.2 节能、环保20
2.1.3 运行成本20-21 2.2 钢木组合屋盖房屋建筑在海南地区适应性21-22
2.2.1 海南自然、地理环境特点21
2.2.2 海南发展规划21-22 2.3 钢木组合屋盖房屋建筑在海南的适宜建筑形式22-25
2.3.1 海南农村民居钢木组合屋盖适宜的建造形式23-24
2.3.2 旅游建筑——避暑山庄钢木组合结构建造形式24-25 2.4 本章小结25-263. Kifle G.Gebremedhin钢木组合屋盖结构试验介绍26-31 3.1 试验研究目的26 3.2 试验概况26-29
3.2.1 试验结构设计26-28
3.2.2 试验装置28-29
3.2.3 加载过程29 3.3 试验结果与分析29-30 3.4 本章小结30-314. 钢木组合屋盖结构有限元模拟分析31-48 4.1 有限元模型建立31-32
4.1.1 材料参数输入31
4.1.2 建模方式、单元选择31-32 4.2 单元划分、加载与求解32-34
4.2.1 单元划分32
4.2.2 加载与求解32-34 4.3 有限元模型与试验荷载-位移曲线结果对比分析34-43
4.3.1 纯木结构荷载-位移曲线结果对比分析34-36
4.3.2 木结构加山墙钢板荷载-位移曲线结果对比分析36-37
4.3.3 木结构加四面墙钢板荷载-位移曲线结果对比分析37-39
4.3.4 木结构加四面墙钢板及半坡屋面荷载-位移曲线结果对比分析39-41
4.3.5 木结构加四面墙钢板及双坡屋面荷载-位移曲线结果对比分析41-43 4.4 钢木组合屋盖结构整体工作性能分析43-44 4.5 屋盖荷载—位移关系的回归分析与刚度比较44-47
4.5.1 屋盖荷载—位移关系回归分析44-46
4.5.2 有限元计算刚度与曲线拟合刚度比较分析46-47 4.6 本章小结47-485. 钢木组合屋盖变形计算研究48-56 5.1 组合屋盖的变形计算48-54
5.1.1 屋面板剪切变形计算48-52
5.1.2 屋面板弯曲变形计算52-53
5.1.3 屋盖变形刚度计算公式53-54 5.2 结果分析比较54-55 5.3 本章小结55-566. 结论、建议和致谢56-58 6.1 结论56 6.2 对后续钢木组合屋盖结构研究工作的建议56-57 6.3 对Kifle G.Gebremedhin致谢57-58参考文献58-61作者在读研期间科研成果简介61-62致谢62
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安定した強さと品質を求めて（追求稳定的强度和品质）；構造用集成材を構造躯体使用（使用胶合木结构的承重框架）；確か耐震性を実現します（为了实现可靠的抗震性）
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施工工序：整平压实地基土壤，铺设碎石垫层，铺设优质的防水隔潮塑料薄膜，现场浇注素混凝土垫层。
整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础，由“基础底板”和上部“基础墙墙体”2大部分组成。
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已经拆除钢模板之后的地下架空层基础的施工现场
可见，基础墙体上，预留埋设的锚固镀锌螺栓的布设情况。
基础墙顶面，测量定位放线，施工现场。
可见，基础墙体上预留的镀锌螺栓以及钢制连接件的安装情况。
在木质集成材构件上，涂刷专用的防腐、防蚁保护性涂料。
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整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础的上部，水平承重木结构承重框架，在日本，一般叫“土台”。&
从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充浅黄色的无机物材质的不燃型玻璃纤维毡毯，在水平承重木结构承重框架顶部，铺设结构胶合板地面基底。
从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充阻燃等级较高的硬质酚醛树脂泡沫，或者是聚氨酯泡沫保温板，此时，还未铺设结构胶合板地面基底。
从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充浅蓝色的阻燃等级较高的挤塑xps聚苯乙烯泡沫保温板。
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特别说明：
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发表于&&6条回复&&2953次阅读&&&&筑龙币+20&&&&&&
▲&木质集成材加工制作过程示意图▲&使用木质集成材加工的木柱、木梁断面构造组成，以及集成材木梁的力学性能，示意图（日语）無垢材——（中文）实木构件，图中是指直接使用天然木材加工制造的木质构件，力学性质一般。&木质集成材构件，是使用多块木材，借助粘合剂，经过压力，加工制作的构件，力学性质大大增强。木质集成材构件样品，横断面，局部特写。可见，该木质集成材构件，是使用5块木材粘接压制而成。日本构造用集成材铭牌标示JAS（Japanese Agricultural Standard）——日本农林规格安定した強さと品質を求めて（追求稳定的强度和品质）；構造用集成材を構造躯体に使用（使用胶合木结构的承重框架）；確かな耐震性を実現します（为了实现可靠的抗震性）▲&木质集成材构件以及配套的钢制连接件一宗▲&日本独立住宅，SE工法，承重框架，三维立体，示意图▲&采用SE构法 / SE工法，搭建单层结构幼儿园住宅，施工现场。▲&SE构法 / SE工法，搭建2层结构的一户建独立住宅，施工现场。▲&SE构法 / SE工法，承重框架，节点位置，构造组成，三维立体剖解，示意图（日语）断面欠損が少ない——（中文）木质集成材构件的横断面损失较少▲&木质集成材，SE构法 / SE工法，承重框架，节点位置，与传统卯榫结构，承重框架，节点位置，对比示意图SE构法 / SE工法，木质集成材构件的横断面，损失较少，力学性能较好，而传统的卯榫结构，木材构件的横断面，损失较大，力学性能较差。▲&SE构法 / SE工法，试验样品（木质集成材构件 + 钢制连接件+ 钢制螺栓+钢制销子）▲&SE构法 / SE工法，学习研讨会。▲&SE构法 / SE工法，木结构承重框架，实物展示现场。▲&SE构法 / SE工法，建造独立住宅，整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础，施工现场施工工序：整平压实地基土壤，铺设碎石垫层，铺设优质的防水隔潮塑料薄膜，现场浇注素混凝土垫层。整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础，由“基础底板”和上部“基础墙墙体”2大部分组成。图为，基础底板，以及上部基础墙墙体，钢筋网的垫支、布设、架立，以及四周钢模板的围护施工现场。&▲&已经拆除钢模板之后的地下架空层基础的施工现场。可见，基础墙体上，预留埋设的锚固镀锌螺栓的布设情况。▲&基础墙顶面，测量定位放线，施工现场。可见，基础墙体上预留的镀锌螺栓以及钢制连接件的安装情况。在木质集成材构件上，涂刷专用的防腐、防蚁保护性涂料。基础上部，首层地面，结构组成，施工现场。整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础的上部，水平承重木结构承重框架，在日本，一般叫“土台”。&从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充浅黄色的无机物材质的不燃型玻璃纤维毡毯，在水平承重木结构承重框架顶部，铺设结构胶合板地面基底。从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充阻燃等级较高的硬质酚醛树脂泡沫，或者是聚氨酯泡沫保温板，此时，还未铺设结构胶合板地面基底。从图中可见，水平承重木结构承重框架之间，填充浅蓝色的阻燃等级较高的挤塑xps聚苯乙烯泡沫保温板。还可见，SE构法 / SE工法，集成材承重框架，屋顶框架外侧，已经铺设了一层铝箔覆面的保温材料。
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当把钢铁砼和木材结合在一起，木材站到主角，不提科技。也便是艺术。
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