楠竹杆件基本受力性能试验研究

摘要

竹子作为一种天然的建筑材料，生长周期短，结构性能良好，有很好的应用前景。由于竹材是天然材料，其性能受到品种、产地等多方面影响，本文选用四川宜宾蜀南竹海的楠竹作为研究对象，采用试验研究为主，结合竹材已有相关研究和技术规范，较为全面地研究了竹材及杆件的基本力学性能，提出了原竹压杆承载力计算的建议公式。本文主要研究了以下内容：　　①材料的性能是研究构件性能的前提条件，本文对楠竹的顺纹抗压强度、横纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗拉强度、含水率、干缩率、吸水率进行了试验研究，系统地研究了本批竹材的材料性能。试验内容主要包括试样的制作、试样的测量、材性性能试验及结果分析。试验表明，楠竹具有良好的基本材料力学性能；取自不同楠竹的材性试件的基本材料力学相差较大；竹节对楠竹的顺纹抗拉强度有不利影响。　　②长细比对竹杆件受压性能影响较为显著。本文对 60 个竹筒和 32 根不同长细比的楠竹杆件进行了轴压性能试验，研究了长细比对楠竹杆件的破坏模式及极限承载力的影响，主要包括试件设计，试件测量，现象观察，结果分析。试验表明，竹节对竹筒的顺纹抗压强度影响较小；长细比的大小对楠竹杆件极限承载力、变形程度有较大的影响，长细比大的楠竹承载力小，变形程度大。　　③本文对24根楠竹杆件进行了受弯性能试验，研究了楠竹杆件在不同跨度和胸径下的破坏模式和极限承载力，主要包括设计试件，设计对比试验，观察试验现象，分析试验结果。试验表明，相对于试件胸径大小，跨度对试件极限荷载的影响较大；胸径和跨度对初始刚度影响巨大，当胸径和跨度变化时，会引起初始刚度成倍数变化。　　④对已有 4 种原竹压杆承载力计算公式进行了分析和对比，结合相关试验数据，本文提出了原竹压杆承载力建议公式，通过验证，采用建议公式计算较为准确，为工程应用和进一步研究提供了参考。

目录

1 绪论

1.1 竹材概述

1.2.1 竹材的构造

1.2.2 竹材的力学性能

1.3.1 加筋竹材

1.3.2 改性竹材

1.3.3 钢-竹组合

1.3.4 天然原竹

1.4 本文研究主要内容

2 楠竹材性试验

2.1 概述

2.2 试样

2.2.1 试样选取

2.2.2 试样加工

2.2.3 试样保存

2.2.4 测试内容

2.2.5 试验结果统计量

2.3 含水率

2.4 干缩率

2.5 吸水率

2.6 顺纹抗压强度

2.7 横纹抗压强度

2.8 抗弯强度

2.9 顺纹抗拉强度

2.10 本章小结

3 楠竹杆件轴压试验

3.1 概述

3.2 试件设计

3.3 加载装置

3.4 测点布置

3.5 加载制度

3.6.1 试验现象和破坏模式

3.6.2 荷载-轴向压缩位移曲线

3.6.3 抗压强度分析

3.7.1 试验现象及破坏模式

3.7.2 荷载-应变曲线

3.7.3 荷载-侧向挠度曲线

3.7.4 荷载-轴向压缩位移曲线

3.7.5 试件极限承载力

3.8 本章小结

4 楠竹杆件受弯试验

4.1 概述

4.2 试件设计

4.3 试验方案

4.4 测点布置

4.5 加载制度

4.6 试验结果分析

4.6.1 试验现象及破坏模式

4.6.2 荷载-位移曲线

4.6.3 试件抗弯性能

4.7 本章小结

5 楠竹压杆承载力计算公式

5.1 概述

5.2 原竹压杆承载力计算方法

① 多利兹算法

② 同济大学钢木结构教研组算法

③ 陈肇元算法

④ 《圆竹结构建筑技术规程》算法

5.3 楠竹压杆承载力计算建议公式

5.4 本章小结

6 结论和展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

附录

A. 攻读硕士期间撰写的主要学术成果

B. 学位论文数据集

致谢