木结构榫卯节点抗震性能及其加固试验研究

为研究木结构榫卯节点的抗震性能及其加固后性能的变化,进行了6个榫卯节点的拟静力试验,并对试验后的榫卯节点分别采用扒钉、碳纤维、钢销、U型铁箍、角钢、弧形钢板进行加固。对比研究加固前后榫卯节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及刚度退化等抗震性能参数。试验结果表明:加固前节点滞回曲线有明显的捏缩现象,木结构良好的抗震性能正是依赖于节点的滑移摩擦耗能;加固后榫卯节点的抗震性能良好,可以达到破坏前的抗震性能;其中弧形钢板加固后的节点初始刚度较大,滞回环饱满,累计耗能为加固前的3倍,承载力提高70%,加固效果明显。根据试验结果给出了基于转角的震损榫卯节点加固设计方法。

中国木结构建筑分布及其震害

我国木结构建筑历史悠久,除了古代木结构建筑,在广大的农村地区还存在许多木结构承重建筑.这些建筑大多没有经过正规的抗震设计,抗震性能较差,历次地震也表明此类建筑震害较为严重,往往造成了大量的人员伤亡及经济财产损失.对我国木结构主要分布情况进行了归纳整理,着重分析了西南、西北地震高烈度地区的木结构形式,并对木结构建筑的主要震害进行了总结.西南、西北地区存在着量大面广、危险性大的木构架承重建筑,威胁人民生命财产安全,急需进行加固修复.

胶合木结构螺栓连接耐火极限的试验

通过对胶合木构件螺栓连接的火灾试验,研究连接的侧材厚度、螺栓直径、螺栓数、端距、荷载水平、施加保护等参数对连接耐火极限的影响。结果表明:螺栓的直径和间距对耐火极限影响不大,而增加侧材厚度、降低荷载水平、增加连接端距能提高其耐火极限;需要对连接施加有效的保护才能达到规定的耐火极限。

木结构榫卯节点耗能加固有限元分析

我国西南、西北等地区存在着量大面广、危险性大的木构架承重建筑,严重威胁人民生命财产安全,急需进行加固修复。本文提出了一种新型木结构榫卯节点的加固方式:耗能软钢加固,并采用大型有限元软件ABAQUS对其在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究。通过对比加固前后榫卯节点的滞回曲线、骨架曲线等参数,可知加固后的节点刚度增大,耗能能力更强。

楼阁式错角筒砖塔结构性能分析研究

砖石古塔在我国古塔中历史最为悠久,在现存古建筑中体型最为高大,保存数量最多,具有重要的研究意义。以南京牛首山弘觉寺塔为研究对象,利用部分实测数据以及材性指标,应用有限元分析软件ANSYS对楼阁式古塔特有的错角结构与一般楼阁式直筒结构性能进行了对比。研究发现两种结构的动力特性及荷载作用下的结构性能相似,但错角筒结构能避免不均匀沉降引起的应力集中。

多高层重木框架-混凝土核心筒混合结构抗震性能研究

传统民用木结构建筑受限于传统观念和对绿色建筑的保护,一直维持在三层及以下,而随着科学技术的发展和思想的开放,人们越来越多的接受木结构建筑,往高层发展是木结构发展的一个必然趋势。从宏观上分析中高层木结构的可行性,利用通用有限元软件ABAQUS建立木框架和木框架-混凝土核心筒有限元模型,通过弹塑性时程分析法,对比顶部最大位移、层间位移角、加速度放大值等,研究木混结构用于高层的可能性。弹塑性时程分析是评价建筑结构抗震性能最精确的分析方法。

国外多高层木结构建筑发展概况及趋势

近20年来,木结构建筑的发展经历了一次次的变革,胶合木、CLT等新技术的出现赋予了木结构新的生命,使得木结构建筑不再局限于低矮的住宅,可以向更高、更大的方向进行突破。本文整理了国内外已建成的多高层木结构建筑,着重对其建筑类型,结构体系和防护技术三方面进行统计分析,对多高层木结构建筑发展趋势进行分析。

FRP板增强胶合木梁蠕变性能试验研究

通过试验分析了恒温恒湿条件下不同应力比的普通胶合木梁和FRP板增强胶合木梁的蠕变规律,建立了胶合木梁蠕变模型,并对试验数据进行了拟合,得到了蠕变变形曲线和相对蠕变变形曲线,对受荷期为50a的相对蠕变变形进行了预测.结果表明:使用FRP板增强后,胶合木梁的初始刚度提高,其初始变形减少了27%,50a的相对蠕变变形下降了80%.

胶合木框架-剪力墙结构抗侧力性能有限元分析

胶合木框架-剪力墙结构是一种在胶合木框架中内嵌轻型木剪力墙的结构形式,这种结构形式既改善了胶合木框架结构的抗侧力性能,又突破了轻型木结构在结构形式上的局限性,可以广泛地运用于居民住宅以及大型的场馆、会所等。采用通用有限元分析软件ABAQUS对胶合木框架以及胶合木框架-剪力墙结构体系进行了三维实体建模分析,精细化地模拟了结构中的螺栓连接以及钉连接,模拟得出骨架曲线在弹性阶段与试验值吻合得较好。

刊首语

当前，我国既有建筑总面积已经超过440亿m^2，每年新增建筑面积达20亿m^2，约占全世界新建建筑总面积的50％。大规模基础设施建设带来了严峻的资源、能源及环境污染问题。据统计，2015年，我国粗钢产量为8．04亿t，约占全球当年钢产量的一半，钢铁行业全年耗能占工业耗能总量的30％左右；我国水泥产量为23．5亿t，占全球当年水泥产量的57．3％，水泥行业排放二氧化碳约占全国排放总量的15％，颗粒物排放占全国排放总量的20％左右。我国建设活动产生的污染约占总污染的1／3，每年产生的建筑垃圾高达数亿吨，此外还造成噪声、灰尘、光污染等问题，严重制约了我国社会经济的可持续发展。因此，积极倡导绿色建筑，大力发展工业化建筑，是我国建设领域节能减排的重要途径。

考虑局压效应的榫卯节点力学性能研究

木结构榫卯节点在受力过程中处于局部受压状态,通过木材横纹、顺纹方向的中部局压、端部局压、全截面受压性能的试验研究,得到了相应的材性参数;设计了钢榫头-木卯口、木榫头-钢卯口、木榫头-木卯口三组不同形式的分离式直榫节点试件,通过单调加载试验,对局部受压区域的应变分布特征进行了研究;基于试验研究得出的榫卯节点受力机理,建立了考虑局压效应的直榫节点力学模型。研究结果表明:木材横纹局压的抗压强度和弹性模量均高于全截面受压,顺纹局压与全截面受压的材性参数基本一致;榫卯节点受力区域的榫头应变远大于卯口应变,榫卯节点的受力挤压变形主要集中在榫头,而卯口变形可忽略;考虑局压效应的榫卯节点力学模型计算结果比未考虑局压效应所得的结果更符合试验结果。

木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖受弯承载力研究

木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖是由胶合木肋与蒸压轻质加气混凝土板经过优化组合形成的组合楼盖。为了研究该组合楼盖的受力性能,对6组18个木肋-蒸压轻质加气混凝土组合楼盖进行了静力试验,获得了组合楼盖的破坏特征、荷载-挠度曲线、界面滑移分布和跨中截面应变分布等。结果表明:木肋截面高度增加,组合楼盖的承载力明显提高,同时挠度明显减小;螺钉间距增大使组合效应降低,进而导致加气混凝土板与木肋界面滑移增大;随跨度增加,组合楼盖挠度随之增大,但承载力只略有下降。同时,推导了组合楼盖在完全剪力连接以及部分剪力连接下的弹性受弯承载力计算式。将由计算式得到的理论计算值与试验值进行了比较,二者具有良好的吻合度。