往复荷载下正交胶合木剪力墙的承载能力与变形模式研究

正交胶合木(Cross Laminated Timber,简称CLT)剪力墙结构具有资源可再生、装配化程度高、承载能力强等优点。文章通过拟静力试验对往复荷载下CLT剪力墙的承载能力与变形模式开展研究。设计平台法和连续法建造的带半搭接节点的CLT剪力墙试件,通过对两种建造方法的CLT剪力墙试件进行拟静力往复加载试验,对比往复荷载作用下,两种建造方法的CLT剪力墙试件的破坏模式、初始刚度、耗能能力和刚度退化特性,并分析两种建造方法的CLT剪力墙变形模式变化趋势。研究结果表明:在相同的侧向位移下,连续法CLT剪力墙的节点变形较平台法CLT剪力墙严重,且连续法CLT剪力墙的初始刚度和耗能能力较平台法CLT剪力墙高,两种建造方法的CLT剪力墙均表现出了明显的刚度退化现象。

竖向拼缝对正交胶合木剪力墙抗侧性能的影响

为研究竖向拼缝对正交胶合木(CLT)剪力墙抗侧性能的影响,设计了无竖向拼缝和有竖向拼缝的两种CLT剪力墙试件,对这两种CLT剪力墙试件进行了拟静力往复加载试验,对比了往复荷载作用下两种CLT剪力墙试件的破坏模式、极限承载力、初始刚度、耗能能力和刚度退化特性。研究结果表明:无竖向拼缝CLT剪力墙的极限承载力和初始刚度较有竖向拼缝CLT剪力墙的极限承载力和初始刚度高,且相比于有竖向拼缝CLT剪力墙,无竖向拼缝CLT剪力墙在往复荷载作用下耗散了更多的能量;在相同的侧向位移下,无竖向拼缝CLT剪力墙的抗拔连接节点变形较有竖向拼缝CLT剪力墙的抗拔连接节点变形严重;两种CLT剪力墙试件均表现出了明显的刚度退化现象。

钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值

钢木混合结构是一种主要由钢框架、内填轻型木剪力墙和钢木混合楼盖组成的新型结构体系。抗震设计中,层间位移角是衡量结构和非结构破坏程度的重要指标。为获得钢木混合结构在不同性能水准下的层间位移角限值、定义钢木混合抗侧力体系的屈服点,在有限元软件OpenSees中对120个不同参数的钢木混合抗侧力体系进行推覆模拟,得到具有95%保证率的屈服位移角为0.48%;为定义钢木混合结构倒塌极限状态性能点,选取10条不同地震记录,在有限元软件OpenSees中对考虑不同木剪力墙和钢框架抗侧刚度比的三层和六层钢木混合结构进行增量动力分析,得到具有95%保证率的倒塌极限状态层间位移角为2.43%。基于分析结果和已有试验现象,建议钢木混合结构立即居住和防止倒塌性能水准层间位移角限值分别取0.5%和2.5%。

钢木混合墙体抗侧性能试验及钢木混合结构抗震设计方法

钢木混合结构是一种主要由钢框架、内填轻型木剪力墙和钢木混合楼盖组成的新型结构体系。分别对普通螺栓连接和高强螺栓连接的单榀钢木混合墙体进行了往复加载试验,对比了两种连接下墙体的破坏模式和荷载-位移关系。试验发现,与普通螺栓连接的墙体试件相比,高强螺栓连接的墙体试件受力性能较好,可以充分传递钢框架和木剪力墙间的剪力,保证两者协同工作。设计了72个不同参数的高强螺栓连接的钢木混合墙体模型,采用有限元软件OpenSees对模型进行往复加载的数值模拟,结果显示,在相同延性水平下,木剪力墙与钢框架初始刚度比大的钢木混合墙体较刚度比小的墙体具有更小的滞回阻尼比。对模拟结果进行统计回归分析,进而给出了估算钢木混合结构体系的滞回阻尼比的算式。基于研究成果,提出了钢木混合结构基于性能的抗震设计方法。

基于承载力的多层钢木混合结构抗震设计方法

钢木混合结构主要由钢框架、内填轻型木剪力墙以及钢木混合楼盖组成。首先基于有限元软件Open Sees建立了钢木混合结构数值模型,并利用钢木混合结构单层足尺试验结果校核数值模型的有效性。继而分别设计了不同内填木剪力墙和钢框架侧向刚度比下的3,6,9层的钢木混合结构,按已验证的数值模拟方法对结构进行建模,并按规范的设计反应谱对20条地震记录进行调幅,对结构进行增量动力分析。根据分析结果,总结了钢框架和内填轻型木剪力墙间的剪力分配规律,定义了剪力分配系数κ,并提出其计算公式;评估了结构的失效概率,进而提出钢木混合结构抗震设计方法,最后给出相应计算实例。

两种建造方式的正交胶合木剪力墙抗侧性能

正交胶合木(CLT)剪力墙结构建造方式主要有平台施工法和连续施工法两种。为研究建造方式对CLT剪力墙抗侧性能的影响,对平台式和连续式的CLT剪力墙进行往复加载试验,对比了不同建造方式下CLT剪力墙的破坏模式、最大承载力、弹性刚度以及耗能水平。结果表明:在相同的加载位移下,连续式的CLT剪力墙底层连接件的自攻螺钉破坏较平台式CLT剪力墙严重;连续式的CLT剪力墙的整体性和耗能性能较平台式的CLT剪力墙好;两种建造方式的CLT剪力墙的最大承载力主要受底层连接件承载力控制。