正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响:随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。

木-混凝土组合梁长期受力性能研究进展

木材和混凝土材料在长期的荷载作用下有较明显的徐变效应,木一混凝土组合梁在正常使用过程中可能出现较大的变形。简要分析了木一混凝土组合梁的长期受力机理,并较系统地对国外研究现状进行了综述。重点介绍国外木一混凝土组合梁长期试验研究,主要分为推出件试验研究及梁式试验研究,还介绍了国外木-混凝土组合梁长期受力性能的理论分析方法与数值模拟方法。指出了现有理论计算和设计方法的优缺点,并提出未来在木-混凝土组合梁设计方面需要进一步研究和解决的问题。

胶合木-混凝土组合楼板受弯性能有限元分析

为研究胶合木-混凝土组合楼板受弯性能,采用ABAQUS有限元软件建立9个组合楼板模型,其中楼板部分采用实体单元,钢筋采用桁架单元。有限元分析采用三分点加载方式,研究组合楼板模型纯弯段混凝土强度、连接方式、混凝土层厚度以及胶合木厚度等因素对组合楼板抗弯强度的影响,并探究组合楼板纯弯段的破坏形态。结果表明:采用胶结加抗剪连接件连接的组合楼板其受弯极限承载力比采用胶结连接的组合楼板提高了11.35%,比采用抗剪连接件的组合楼板提高了32.64%。混凝土强度、胶合木层厚度及混凝土层厚度的增加均能提高组合楼板的极限承载力。胶合木-混凝土组合楼板表现出良好的抗弯性能,且能减少混凝土用量,发挥木材的优势,值得在实际工程中推广应用。

火灾下木-混凝土组合梁温度场数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,对ISO 834升温曲线下木-混凝土组合梁的温度场分布情况进行数值模拟,探讨了混凝土板和木模板厚度对火灾下组合梁温度场的影响。结果表明,混凝土板具有明显的阻热作用,可以延缓木梁顶部温度的发展;混凝土板下翼缘设置木模板可以很好地延缓混凝土板截面上温度场的发展。计算结果可为工程中抗火设计以及火灾下木-混凝土组合梁的力学性能分析提供参考。

加筋木-混凝土组合梁承载力计算及尺寸设计方法

基于加筋木-混凝土组合梁受力特点,建立了加筋木-混凝土组合梁极限抗弯承载力计算模型,提出了组合梁极限抗弯承载力公式。为验证公式的正确性,设计并制作了四根加筋程度不同的木-混凝土组合梁构件。加载试验结果表明:理论推导公式与试验结果吻合较好,适用于加筋木-混凝土组合梁的极限抗弯承载力计算。同时结合极限抗弯承载力计算模型,提出了加筋木-混凝土组合梁尺寸设计方法,为木-混凝土组合梁的设计提供了参考。

木-混凝土组合梁受力性能试验研究

为了揭示木-混凝土组合梁受力性能,设计、制作了3根剪力连接水平不同的木-混凝土组合梁模型。通过静力加载试验,得到了荷载-滑移曲线、荷载-挠度曲线和组合梁跨中应变分布。研究表明:在相同荷载作用下,组合梁的交界面相对滑移、跨中挠度、承载力随着剪力连接度的降低而递减;随着荷载增加,交界面相对滑移量增大,组合梁不再符合平截面假定;传统抗弯刚度计算公式不再适用于组合梁,应给予适当折减。

木-混凝土组合梁相对滑移分析

组合梁交界面上的滑移效应导致组合梁的截面曲率增大,刚度减小,挠度增大,强度减小,对木-混凝土组合梁影响更大。文章对木-混凝土组合梁受弯截面进行力学分析,研究交界面的相对滑移,并得到了相对滑移方程,有利于研究木-混凝土组合梁的实际工作性能。

胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件推出试验研究

胶合木-混凝土组合梁中的剪力连接件是整个组合梁中至关重要的一部分。为了抵抗木梁与混凝土板之间的纵向剪力和滑移,不仅要求剪力连接件具有一定刚度,还必须具有足够的受剪承载力。为了研究胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件的受力性能,对10组共30个胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件进行推出试验研究。根据试验结果,探讨了螺钉连接件的受力特性和破坏机制,分析了螺钉直径、螺钉嵌入长细比、混凝土强度、螺钉布置方式等因素对螺钉连接件受剪承载力的影响。结果表明,螺钉连接件受剪承载力随螺钉直径的增大而增大;螺钉连接件受剪承载力随螺钉嵌入木材部分长细比的增大而增大,但增长幅度趋于平缓;混凝土强度和螺钉布置方式对受剪承载力的影响很小。研究结果可以为胶合木-混凝土组合梁的设计和工程应用提供参考。

木-混凝土组合结构简析

木-混凝土组合结构能够充分利用材料拓宽木结构应用领域,有利于低碳减排。文章介绍了木-混凝土组合结构的安全性、舒适性和装配化特点,对木-混凝土组合结构的界面连接技术进行了阐述,分析了界面连接技术的类型和特点,结合相关标准和指南相关规定及理论,讨论了木-混凝土组合构件的设计要点。最后,对木结构及木-混凝土组合结构的发展进行了展望。

碳纤维增强复合材料增强胶合木-混凝土组合梁静力试验

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)增强胶合木-混凝土组合梁在静荷载作用下的受力性能,进行了4根完全剪力连接胶合木混凝土简支组合梁的试验,其中1根为未增强组合梁,3根为不同CFRP增强程度的组合梁,考察了CFRP增强胶合木-混凝土组合梁的变形发展过程与破坏形态,得到了试件跨中的荷载挠度曲线、胶合木梁与混凝土翼板交界面的荷载滑移曲线、试件跨中沿截面高度方向的纵向应变分布、试件剪跨段混凝土板横向应变分布,并分析了CFRP增强程度对组合梁受弯承载力以及挠度的影响。结果表明:CFRP可延缓胶合木混凝土组合梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对组合梁受弯性能的影响,充分利用混凝土的抗压强度并显著提高胶合木-混凝土组合梁的承载力和刚度。

木-混凝土组合梁剪力连接件研究现状

木-混凝土组合梁受力性能优劣的关键在于剪力连接件的设置,为指导连接件设计,从剪力连接件构造形式、连接件破坏形式、连接件抗剪承载力计算方法、连接件抗剪刚度计算方法等方面,全面介绍目前国内、外学者的研究成果,并对研究中存在的问题进行了分析。研究分析可知,现已有多种可靠的连接件运用于木-混凝土组合梁工程实际中,并表现出优异的连接性能。其中,剪力榫-锚钉型连接件是整体性能相对最好的连接件形式,具有在相关土木建筑领域的推广应用价值。

木-混凝土组合楼盖振动舒适度有限元分析

应用ABAQUS有限元软件对木-混凝土组合楼盖的振动舒适度进行了分析,并探讨了混凝土翼板的跨厚比和长宽比、木梁跨高比以及连接件对组合楼盖振动舒适度的影响。结果表明:木-混凝土组合楼盖的振动舒适度随混凝土翼板跨厚比的减小和木梁跨高比的减小而提高;有效的连接是保证木-混凝土组合楼盖协同工作的关键,采用了有效连接的木-混凝土组合楼盖的振动舒适度要比没有采用连接件的好得多,螺钉连接件的间距减小,同样有助于提高组合楼盖的振动舒适度;减小混凝土翼板的长宽比时,从自振频率这一指标来看,木-混凝土组合楼盖的振动舒适度在降低,但是从峰值加速度这一指标来看,其振动舒适度则在提高。在有限元分析的基础上,建议采用自振频率和峰值加速度的双控指标作为木-混凝土组合楼盖振动舒适度的评价标准,并可通过保证混凝土翼板与木梁之间有效的连接以及减小混凝土翼板的跨厚比或木梁的跨高比等方法来提高组合楼盖的振动舒适度。

胶合木与钢筋桁架混凝土板界面连接抗剪性能试验研究

为提高构件预制率,将钢筋桁架楼承板应用到传统的木混凝土组合梁中,形成一种新型组合结构——木钢筋桁架混凝土组合梁。基于木混凝土组合梁中常用的螺钉、榫钉和植钢板连接,对采用钢筋桁架楼承板的木混凝土界面连接的抗剪性能进行了推出试验,并与普通配筋的木混凝土界面连接的抗剪性能进行了对比。推出试验结果表明:与混凝土板采用普通配筋的推出试件相比,引入钢筋桁架楼承板后,不同连接方式下新型组合梁推出试件的界面连接抗剪承载力和滑移刚度得到明显提升。本文所提出的新型组合梁在提高构件工业化水平和施工效率的同时,其界面连接的抗剪性能得到明显改善,有利于促进木混凝土组合结构在木结构领域的应用。

基于钢板-钢管混合连接的木混凝土组合梁推出试验

基于钢板-钢管混合连接,提出了木混凝土组合梁的预制装配连接形式,采用短期推出试验和长期加载试验分别研究了钢板-钢管混合连接的短期与长期抗剪性能。通过推出试件的短期破坏性试验,研究钢板-钢管连接的破坏模式、极限承载力和滑移刚度等性能;通过长期加载试验,分析钢板-钢管连接的长期滑移和蠕变系数,长期加载中考虑了相当于连接件短期承载力的10%和20%两种荷载比的影响;对加载近470 d后的长期试件进行破坏性推出试验,分析长期加载对其极限承载力和滑移刚度的影响。结果表明:钢板-钢管连接的极限承载力超过130 kN,初始状态的滑移刚度为45.9 kN/mm;通过短期推出试验和长期加载后的推出试验对比发现,钢板-钢管连接件受到长期荷载作用后,极限承载力和滑移刚度无明显下降,呈现出较好的长期性能。

滑移效应对木—混凝土组合梁抗弯刚度的影响分析

木-混凝土组合梁是在木结构和混凝土结构基础上发展的一种新型结构构件,其通过剪力连接件将木梁和混凝土翼板连接成整体共同受力,木梁受拉,混凝土翼板受压,剪力连接件传递交界面上的纵向剪力。文章在试验研究的基础上,结合数据分析,考虑交界面相对滑移对组合梁抗弯刚度及抗弯承载能力的影响,推导了组合梁在均布荷载、两点对称荷载及单点集中荷载工况下的抗弯刚度和挠度计算公式。同时提出了考虑滑移效应影响的组合梁弹性抗弯承载力的计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较,吻合良好。

木-混凝土组合梁螺钉连接件受力性能及计算方法研究

作为一种新型的组合构件,木-混凝土组合梁具有良好的力学性能。螺钉连接件施工简便、成本较低,并且具有较好的延性,被广泛地应用于木-混凝土组合体系中。通过4组推出试验对木-混凝土组合梁螺钉连接件的抗剪性能进行研究,重点分析了混凝土种类和螺钉直径对螺钉连接件受力性能的影响。结果表明:使用轻骨料混凝土代替普通混凝土对螺钉连接件的受力性能没有明显影响;随着螺钉直径的增大,连接件的承载能力和刚度显著提高。在对螺钉的实际受力状态进行分析的基础上,建立了木-混凝土组合梁螺钉连接件抗剪承载力的理论计算模型。与欧洲规范中螺钉连接件的计算公式相比,新建立的计算模型可以更为准确地预测木-混凝土组合梁螺钉连接件的抗剪承载力。

行走和跳跃激励下木-混凝土组合简支梁的加速度响应分析

应用ABAQUS有限元软件对木-混凝土组合简支梁在行走和跳跃激励下的加速度响应进行了分析,探讨了步频、行人数量、跳跃频率以及跳跃人数对组合梁的峰值加速度的影响。结果表明:木-混凝土组合简支梁的峰值加速度随步频的增大而有所增大;当多个行人在组合梁上有规律地行走时,行走人数越多,组合梁的峰值加速度越大;对于非规律步行,组合梁的峰值加速度要远小于规律步行,且不会随着行走人数的增加而一直增大。此外,木-混凝土组合简支梁在跳跃激励下的加速度响应要大于行走激励,峰值加速度同样会随着跳跃频率的增加而增大;组合梁在非规律跳跃下的峰值加速度要小于规律跳跃,两种跳跃方式下的组合梁的峰值加速度都会随着跳跃人数的增加而增大。在有限元分析的基础上,提出了木-混凝土组合简支梁的振动舒适度设计应考虑行走和跳跃激励的建议。

异形阻燃木-混凝土组合梁耐火特性实验

为提高纯木梁的耐火性能,提出异形阻燃木-混凝土组合梁提高耐火性能的方法。通过实验研究对比Π形、T形的异形阻燃木-混凝土组合梁与全混凝土梁受火特性和剩余承载力。研究结果表明:3面受火后,异形阻燃木-混凝土组合梁上部多数区域未达强度降低起始温度,全混凝土梁均超过强度降低起始温度,且受火温度远远高于木-混凝土组合梁;T形阻燃木-混凝土组合梁试件剩余承载力最大,耐火能力最强,Π形阻燃木-混凝土组合梁次之,全混凝土梁最差;异形阻燃木-混凝土组合梁受火后损坏情况轻于全混凝土梁,但产烟量大于全混凝土梁。

部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁受力性能分析

为研究部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁中抗剪连接件不同分布情况对其受力性能的影响,运用ANSYS有限元软件建立4组模型试件,对抗剪连接件进行分段布置,其他相关参数和条件均保持不变,对4组试件的滑移、挠度和剪力进行建模分析。有限元计算结果表明:抗剪连接件分段布置的3组试件滑移和挠度均比沿全梁等间距布置抗剪连接件的试件小,荷载总量相同时对称集中荷载对组合梁滑移和挠度的影响更大;间距为150 mm试件(GCB-4)的抗剪连接件布置方式最合适,该试件的界面滑移和挠度最小,且抗剪连接件的分布方式在实际施工时更方便,只需计算出布置区域并按固定间距布置即可。

木-混凝土组合梁螺钉连接件承载力计算方法的对比分析

螺钉类抗剪连接件具有施工方便,受力状态明晰等优点,在木-混凝土组合梁实际工程中被大量应用。作为保证木梁与混凝土翼缘板共同受力的关键部件,螺钉连接件的承载能力对组合梁受力性能有重要影响。目前国内外尚无较为完善的计算螺钉连接件承载能力的方法,为了研究现有计算理论的准确性与工程适用性,详细介绍了4种适用于螺钉的木-混凝土组合梁抗剪连接件承载力计算方法,以32个螺钉连接件推出试件试验数据为依据,对4种方法进行了对比分析,得到以下结论:欧洲规范5公式和Dias公式偏保守,低估了螺钉连接件的抗剪承载力;Ceccoti公式和Saulius公式计算结果与试验值吻合较好,其中Saulius公式计算结果离散系数较小。