胶合木曲梁横纹应力及开裂研究

研究了胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力.结果表明:胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力分布规律大致相同,都是中性轴附近大,随距中性轴距离的增大而减小;胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力以胶缝为分界线,呈锯齿状分布,层板髓心位置对应力峰值影响较大,髓心位于层板大面的胶合木其横纹应力最大,应力峰值是简化计算式的1.5倍.根据胶合木的应力特点和脆性开裂特点,建立了胶合木开裂损伤本构模型,并编制了相应的有限元软件ABAQUS用户材料子程序UMAT,成功预测了曲梁的横纹开裂及其极限承载力,与曲梁承载力试验相比,其刚度和极限承载力吻合良好.

单层平面索网玻璃幕墙结构抗震设计反应谱研究

针对单层平面索网幕墙结构的特点,构造了非线性单质点体系,利用多条地震动记录,采用时程分析方法计算了该类结构在小震、中震和大震下的加速度反应谱。在此基础上,经过统计、平滑处理,得到了适用于单层平面索网玻璃幕墙结构抗震设计的设计地震反应谱和地震影响系数。

双层索系支承玻璃幕墙结构的抗震设计反应谱研究

广泛应用于大型公共建筑中的双层索系支承玻璃幕墙结构是一种新型结构形式。针对这种结构的研究,以往大多侧重于其抗风性能,而对于其抗震性能的研究较少。针对双层索系支承幕墙结构的特点,构造非线性单质点体系,利用多条最不利地震动记录,采用时程分析法计算该类结构在小震、中震和大震下的加速度反应谱。在此基础上,经过统计、平滑处理,得到适用于双层索系支承玻璃幕墙结构抗震设计的设计地震反应谱和地震影响系数。算例分析表明,采用该反应谱所得到的结构地震响应值与时程分析结果较为接近。

风驱雨对村镇木结构建筑的影响及减缓措施研究

为了提升村镇低矮木结构建筑围护墙风雨致腐耐久性,对围护墙风驱雨效应进行了数值模拟。考虑风驱雨单向耦合效应,建立欧拉多相流模型,与文献的试验数据和模拟结果进行对比,验证了模型的正确性。分析不同风向角下,双坡屋面、四坡屋面、平面矩形、L形、凹形、凸形和立面L形建筑外墙立面风驱雨抓取率分布规律和累积面积抓取率,评估风驱雨对村镇木结构建筑的影响,给出了减缓风驱雨效应的措施。

层板胶合木拱的蠕变屈曲

目的研究蠕变对层板胶合木拱的稳定承载力的影响规律.方法通过建立层板胶合木的蠕变本构模型,推导应力-应变的迭代计算公式,结合ABAQUS有限元软件,编制描述胶合木蠕变行为的用户材料子程序UMAT,提出判断拱发生蠕变屈曲的双重条件,用有限元法分析不同跨度、矢跨比和截面规格的层板胶合木拱的蠕变屈曲特性.结果得到了层板胶合木拱的荷载水平与蠕变屈曲临界时间呈指数衰减的关系.当荷载水平为40%时,蠕变屈曲临界时间接近15 N;当荷载水平为35%时,蠕变屈曲临界时间增大到接近60 N;蠕变屈曲承载力-临界时间曲线在35%的荷载水平处出现一条水平渐进线,荷载水平在35%以下,木拱不会发生蠕变屈曲.结论层板胶合木拱蠕变屈曲临界时间只与荷载水平相关,不受跨度、矢跨比和截面规格的影响.胶合木拱的长期稳定荷载为瞬时稳定荷载的35%.

工字形组合截面梁腹板的局部屈曲

为正确预测工字形组合截面梁的承载力,针对其腹板的局部屈曲问题进行了数值分析和试验.有限元分析表明梁腹板会在集中荷载下方发生局部屈曲或对无加劲肋的梁会在支座处发生局部屈曲.同时表明,正应力与剪应力基本呈线性关系,腹板上边缘处的局部压应力并不显著影响腹板的屈曲.采用硅橡胶制作模型梁,进行腹板屈曲试验,证明了数值分析结果的正确性.经对计算结果回归分析,给出了腹板屈曲计算公式的一种新形式.

Nonlinear response spectrums for cable-supported glass curtain walls

Aiming at the seismic-resistant performance of cable-supported glass curtain walls,the methods for formulating nonlinear single degree of freedom system and calculating the nonlinear response spectrums are proposed. Taking pretension effect in cables and geometrical nonlinearity into account,the nonlinear acceleration spectrums are calculated under given conditions,such as site and different seismic fortification intensities. The seismic design response spectrums are developed. During vibrating,varying period due to the influence of pretension effect in cables and geometrical nonlinearity drives the maximum period of plateau in nonlinear response spectrums to move towards the long period zone,and the maximum of seismic effect coefficient is larger than that of current seismic code. The theoretical analysis and the example demonstrate that using the nonlinear response spectrums is safe and economical.

木结构GFRP填板单销连接顺纹承压承载力试验研究

钢填板螺栓连接是一种常用的木结构连接形式,但该连接五金件在某些环境下易腐蚀,影响连接承载力和耐久性,且易形成局部热桥,降低热工性能。提出用GFRP板和销替代钢填板和螺栓,形成防腐、隔热的木结构连接,提升其耐久性。针对这类连接,开展GFRP销弯曲试验、GFRP销槽顺纹承压强度试验以及GFRP填板单销连接顺纹承压承载力试验。结果表明:与Q235钢销相比,相同直径的GFRP销屈服弯矩和抗弯刚度均稍低于钢销的;GFRP销槽顺纹承压强度与钢销槽顺纹承压强度相同;连接承载力与GFRP销的截面面积正相关;对于销在边部木构件和填板中皆形成塑性铰的屈服模式,侧构件厚度不影响连接承载力;侧构件厚度越小,连接荷载-位移曲线塑性段荷载下降越大;侧构件厚度与GFRP销直径的比值越小,侧构件对于GFRP销的约束作用越小,荷载-位移曲线塑性段的下降趋势越明显。基于GFRP填板单销连接销槽变形和应力分布特点,提出了销槽应力线弹性分布假设,推导了GFRP填板单销连接承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

胶合木网壳半刚性节点受力性能试验研究

针对凯威特六型胶合木网壳节点,设计并制作了12个足尺节点试件。进行了在胶合木构件轴压力为0、100、200 k N和300 k N共4种工况下节点的受弯承载性能试验,对节点抗弯刚度和受力性能进行分析,研究节点的弯矩-转角关系、节点域破坏模式及其与构件轴压力的关系。结果表明:节点域破坏模式可分为胶合木构件受压破坏、受拉破坏和界限破坏。节点域胶合木构件受拉破坏的节点受弯承载力随木构件轴压力的增大而增加。随着胶合木构件轴压力的增加,节点的初始抗弯刚度增大。发生节点域胶合木构件受压破坏的节点,其刚度较木构件受拉破坏的节点有较大提高。试验测得了节点的荷载-位移曲线和弯矩-转角曲线,并拟合得到了弯矩-转角关系方程,结果表明适度的木构件轴压力有助于提高节点连接的延性。

木结构螺栓连接试验研究及承载力设计值确定

现行木结构设计规范只规定了相同强度等级木构件螺栓连接承载力的计算方法,不能满足工程实践中连接不同强度等级木构件的需要。采用东北落叶松和樟子松木材,分别进行了销槽承压试验和螺栓连接性能试验。试验验证了欧洲销连接屈服模式,并证明了在我国规范中螺栓连接设计考虑圆钢销塑性不充分发展的假定更符合实际情况。提出了销槽承压有效长度系数及螺栓连接承载力建议计算式,并引入了钢材的弹塑性强化系数,以体现钢材特性对承载力的影响。在保持与现行木结构设计规范可靠度一致的条件下,对螺栓连接的承载力设计值进行了校准,得到了对应于各种屈服模式的抗力分项系数。所提出的螺栓连接承载力建议计算式能用以计算不同强度等级木构件螺栓连接的承载力,且与现行规范的计算结果基本一致。