建筑结构正朝着大跨度方向发展,除了结构合理选型外,对建筑材料的性能提出了更高的要求。耐腐蚀且比强度大的碳纤维增强复合材料已被用于建筑结构中,但由于缺乏足够的研究,复合材料在建筑中的应用还很有限。本文以新型碳纤维复合材料索穹顶结构为研究背景,以索穹顶中的压杆为研究对象,采用理论和试验相结合的方法,对拉挤型碳纤维增强复合材料(CFRP)压杆的轴心受力性能进行了研究。本文主要做了以下几个方面的研究工作:1.汇总整理了研究CFRP杆的所需的理论知识,包括复合材料力学、有限元模拟方法、破坏准则、压杆计算长度系数等。2.结合Hashin破坏准则,采用幅值为L/2000的1阶屈曲模态作为杆的初始缺陷,使用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元分析模型,计算了 CFRP压杆在两端铰支、两端固定和两端弹性约束三种边界条件下整体失稳和局部失稳的临界长细比。根据计算结果确定了不同边界条件下试件长度,设计了 CFRP杆轴心受压的实验方案,包括实验操作步骤、应变片布置、材料统计等,并设计、加工制作了实验所需的多功能支座。3.对CFRP杆进行了 6种不同边界条件的实验,包括不同边界条件、不同长细比和不同破坏模式,并对每个实验的过程和结果进行了详细描述;将每种试件的实验结果与有限元分析结果进行对比,验证了建模方法的合理性。4.通过研究,本文在Perry—Robertson公式的基础上提出了一种适用于计算所用CFRP材料的轴力压杆极限承载力计算公式,将实验结果、有限元结果与公式计算结果进行对比,证明公式合理且偏于安全。