竹集成材钉节点抗剪性能试验研究

为研究铁钉直径和夹角对节点的破坏模式及承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等性能的影响,对50个竹集成材(Laminated Bamboo Lumber,LBL)钉节点进行单调和低周反复荷载试验.结果表明:不同加载模式下的节点破坏模式存在明显区别.单调荷载作用下,节点的破坏模式主要表现为铁钉“双铰”模式和钉杆下部的纤维压碎破坏.而在低周反复荷载作用下大部分的铁钉发生了由于反复弯曲变形所致的疲劳断裂破坏,这种破坏现象却极少发生在振动台试验和实际的地震中.铁钉直径是影响钉节点受力性能的主要因素,节点的承载能力和刚度随铁钉直径的增加而显著提高,而夹角对节点的力学性能影响较小.LBL钉节点单调加载试件的承载力和刚度均比低周反复荷载加载试件高.加载初期试件的荷载-位移滞回曲线形状不饱满,具有明显的“捏缩”现象.试件的累积耗能随铁钉直径增大而增加,并随加载角度增大而减小.研究成果可为LBL钉节点的设计提供理论依据,并加速其在土木工程领域的应用.

轻木钉节点恢复力模型研究及参数识别

以低周反复作用下轻型木结构钉连接节点的试验为依据,提出了一种7个参数的钉节点恢复力模型,考虑正负方向不同的捏缩点和滑移效应,采用贝叶斯方法识别模型参数.结果表明,贝叶斯参数识别的精度依赖于所采用的数据,识别得到的恢复力模型最有可能值和协方差矩阵可用于相同条件下钉节点的计算.利用识别的结果对其反应进行模拟,所得计算结果与试验值符合良好.文中提出的恢复力模型为钉节点分析提供了可参考的力学模型,将贝叶斯理论扩展应用到恢复力模型参数识别中,为轻型木结构非线性滞回分析的研究提供了一种新的方法.

轻型木结构钉节点低周反复试验研究

介绍了轻型木结构框架剪力墙结构中面板与木框架钉节点低周反复试验研究;对采用不同OSB面板厚度、不同钉边距、顺纹或横纹受力的10组共100个钉节点试件的破坏模式、滞回性能、承载力做了比较分析,得到以下结论:钉边距影响钉节点的破坏模式;钉边距增大有利于提高节点承载力与其耗能能力;顺纹受力试件承载力较横纹受力试件大,但耗能能力较差;增大OSB板厚可以提高节点的承载力与耗能能力。

轻型木结构面板钉节点单调加载试验研究

对10组不同类型的面板钉节点试件,每组15个,总计150个试件,进行单调加载试验,测出其荷载-滑移曲线。通过对这些荷载-滑移曲线的分析,并对不同类型面板钉节点试件承载力、变形能力、破坏模式等力学特征进行比较,得出以下主要结论:①钉边距是影响面板钉节点承载力与变形的重要因素,随着边距的增大,其对节点的受力性能的影响趋于稳定;②板厚是影响钉节点力学性能的关键参数;③顺纹钉节点的承载力和横纹钉节点相差不大,但顺纹钉节点的变形能力要明显好于横纹钉节点。

低周反复荷载作用下钉节点性能试验研究

介绍了轻型木结构框架剪力墙结构中的面板与木框架钉节点在低周反复荷载作用下的试验研究;对采用不同OSB面板厚度、不同钉边距、顺纹或横纹受力的10组共100个钉节点试件的承载力、破坏模式、延性、刚度退化、强度退化和耗能性能作了比较分析。得到以下结论:钉边距影响钉节点的破坏模式;钉边距和面板厚度的增大有利于提高节点承载力、耗能和变形能力;板厚对顺纹受力试件承载力及横纹受力试件承载力相对关系影响较大,顺纹受力试件的延性与耗能能力相对横纹受力试件较差;钉边距增大使强度退化的速率逐渐降低;各因素对刚度退化的影响可忽略。

木结构剪力墙钉节点变形研究

对已有木结构剪力墙钉节点变形公式与实验数据进行比较,分析影响钉节点变形性能的主要因素,进而通过对大量实验数据的拟和,提出另一种钉节点变形公式以求更符合试验结果。将提出的公式代入到剪力墙整体变形公式中与实验结果相比较,二者吻合情况较好,说明提出的钉节点变形公式具有较好的实用价值。

木结构中钉节点性能影响因素的研究进展

笔者主要回顾木结构中钉节点性能的研究进展,通过对材料性质、节点形式、加载方式等方面的研究,推导钉节点性能理论计算模型。系统介绍钉连接国内外研究现状,对钉连接节点研究进展进行系统概述,阐明木结构中钉节点对结构的重要性,以期为木结构未来发展提供借鉴。

旧面板对轻型木结构钉节点力学性能的影响

旨在通过新、旧定向刨花板(OSB)面板钉节点的对比研究,探究面板自然劣化对钉节点连接性能的影响,为今后的木结构设计和用材作参考。选取云杉-松木-冷杉规格材(SPF)、不同厚度的新旧OSB和国产麻花钉,将麻花钉垂直钉入OSB和SPF之间,依据荷载垂直于木材纹理和平行于木材纹理两种方向,共制作72个钉节点连接试件。试验参考ASTM D1761-12,对试件进行单调加载,研究不同厚度自然劣化后的旧OSB面板在横纹和顺纹连接情况下对轻型木结构钉节点力学性能的影响。结果表明:新旧OSB连接对比,除延性系数外,旧OSB面板与SPF连接的钉节点试件的荷载、刚度、耗能能力等都呈下降趋势;厚度不同的OSB连接对比,12. 0mm厚度的OSB面板连接的钉节点的荷载、刚度、延性系数、耗能能力都大于9.5 mm的OSB面板连接的试件,且12.0 mm旧板连接的力学性能下降幅度小于9.5 mm;在荷载、初始刚度、延性方面,旧板横纹连接小于顺纹连接的下降幅度;在耗能上,旧板横纹连接与顺纹连接区别不明显。试验中多发生钉子一铰弯曲和OSB、SPF破坏的试验现象,符合欧洲木结构设计规范中的破坏模式,因此可用欧洲规范计算本研究中钉连接节点最大荷载。

轻型木结构用秸秆定向板钉节点性能研究

以秸秆定向板(OSSB)代替常用的定向刨花板(OSB),研究其作为轻型木结构建筑覆面板的钉节点连接性能。结果表明:在覆面板与SPF(云杉-松-冷杉)的顺纹方向垂直,加载方向与覆面板长边平行的受力状态下,OSSB-SPF组合钉节点平均极限荷载比OSB-SPF组合提高了18%,所对应的平均位移下降了11%;当覆面板与SPF的顺纹方向平行,加载方向与覆面板长边平行的受力状态下,与OSB-SPF组合相比,OSSB-SPF组合的钉节点平均极限荷载提高了16%,所对应的平均位移下降了13.5%。在钉节点连接性能上OSSB可以代替OSB与SPF连接,能够成为轻型木结构墙体承重结构的一部分,是轻型木结构墙体外覆面板的良好选择。

轻型木结构剪力墙新型面板钉节点试验研究

面板钉节点是影响木剪力墙抗侧力性能的重要因素,为提高面板钉节点的工作性能,提出一种黏结硅胶条的新型面板钉节点。并对新型面板钉节点进行了单调加载试验,分析了不同类型钉节点的承载能力、变形能力和破坏模式。试验结果表明:新型面板钉节点较常规钉节点承载力明显提升,当硅胶条与结构胶协同工作良好时,新型面板钉节点的延性、极限位移会得到进一步提升;同时发现顺纹方向加载试件承载能力和初始刚度等均优于横纹方向加载试件。最后对延性较好的新型面板钉节点的荷载-位移曲线进行了拟合,为该新型面板钉节点在轻型木结构剪力墙的有限元研究中提供了合理的恢复力模型。综上,相较于常规钉节点,新型面板钉节点各方面性能显著提升,可用于工程实践推广。

新型增强轻型木结构剪力墙端部面板钉节点受力性能

以新型增强轻型木结构剪力墙中端部面板钉节点为研究对象,依据美国规范ASTM-D1761试验方法制作试件,条带覆面板选用云杉-松-冷杉木板(SPF木板)和重组竹板,面板钉选用圆钉或自攻钉;对10组新型面板钉节点进行了单调加载试验,对比分析新型面板钉节点对节点破坏形态、荷载-位移曲线、极限承载力的影响。结果表明:重组竹板圆钉节点、传统定向刨花板(OSB板)钉节点的破坏形态,均表现为面板钉弯曲并拔出;重组竹自攻钉节点破坏形态主要表现为自攻钉断裂,SPF板钉节点破坏形态主要表现为木板横纹撕裂。加载方向垂直于骨架纤维方向钉节点的极限承载力,高于加载方向平行于骨架纤维方向钉节点的极限承载力。覆面板采用重组竹板、面板钉采用自攻钉,可有效提高面板钉节点的极限承载力。

不同覆面条件下木结构剪力墙钉节点性能研究

选用木结构建筑实际工程中的环纹钉、进口规格材、定向结构刨花板以及国产杨木结构胶合板,分别制作四组不同覆面材料、不同接触面积的木结构剪力墙钉连接单剪试件,采用单调加载方式进行试验研究。试验结果表明:同一材料条件下,受力面积越大,钉节点初期刚度越大、试件变形能力越强,但钉节点的承载力减小;在同一受力面积、不同覆面材料条件下,结构胶合板的钉节点承载力比定向结构刨花板的钉节点承载力大,而初期刚度和延性均较小;定向结构刨花板覆面试件的钉节点刚度退化比结构胶合板要大。

轻型木结构中钉节点试验研究

介绍了轻型木框架剪力墙结构中面板与木框架钉节点的试验研究,按照ASTM-F1575-03标准对两种不同型号的中国钉子各做了10个试件的抗弯试验;并按照ASTM-F1676-03标准进行了两组各10个试件的单向拉伸荷载试验,一组荷载垂直于木材纹路方向,另一组荷载平行于木材纹路方向。通过试验发现,不同的钉子规格对钉节点性能的影响不是很大。在国外常用的指数型钉节点模型的基础上,建立了一种适用于中国钉子两个方向钉节点的修正模型,该模型为利用有限元软件分析轻型木框架剪力墙结构提供了面板与木框架钉节点连接性能的基础资料。

轻型木结构夹板剪力墙钉节点试验研究

选用SPF规格材(云杉-松木-冷杉)与不同厚度的定向刨花板,依据荷载垂直或平行于木材纹理方向制作60个夹板剪力墙钉连接试件以及20个标准剪力墙钉连接试件,采用美国ASTM D 1761-12试验标准进行单调加载试验。结果表明:采用相同厚度的定向刨花板制作的夹板剪力墙钉节点承载力比标准剪力墙钉节点承载力大;随着夹板厚度的增加,夹板剪力墙钉节点承载力、刚度、延性系数提高;相同厚度OSB制作的顺纹钉节点刚度大于横纹钉节点;12mm厚的定向刨花板比较适合制作夹板剪力墙。

轻型木结构中钉节点试验研究

进行了轻型木结构中木框架剪力墙中面板钉节点的试验研究,先按照美国ASTM-F1575-03的标准对所采用的国产热镀麻花钉做了10个试件的抗弯试验;并按照美国的标准ASTM-F1676-03进行了两类各4组(每组各10个)试件的单向拉伸荷载试验。一类为荷载垂直于木材纹路方向,另一类为荷载平行于木材纹路方向。通过试验发现,面板对钉节点的极限承载力影响最大,而完全采用国产材料制作的面板钉节点具有较高的极限承载力。该试验为国产材料应用于轻型木结构提供了面板与木框架钉节点连接性能的基础资料。

不同钉子对轻型木结构钉节点强度影响的试验研究

钉节点是轻型木结构构件的最基本受力单元。随着加工自动化水平的提升,实际工程中有多种钉钉形式加工墙体及楼板等。选取实际工程中常用的纸排钉、卷钉以及麻花钉,分别测试钉子的抗弯屈服强度以及在木材中的抗拔力,并加工出6种钉节点试件,每组试件6个,共36个钉节点试件进行单调加载试验。对钉子的性能以及钉节点的性能进行比较分析。结果表明:采用麻花钉制作的钉节点承载力最大,卷钉的钉节点次之,纸排钉的钉节点承载力最小;在采用12mm厚的OSB钉节点试件中,钉子的抗拔力值决定了钉节点的承载力值,钉子抗弯屈服强度对钉节点承载能力影响不明显。

无抗倾覆锚固件木结构剪力墙侧向变形计算

为了限制地震与风对建筑物造成的损坏,估算建筑物的侧向变形已成为建筑结构设计的重要内容.尽管有些国家的建筑规范中已给出了估算木结构剪力墙侧向变形的方法,但这些方法并不适用于无抗倾覆锚固件木结构剪力墙.在Forintek钉节点试验结果的基础上,建议一个新的钉节点——侧向荷载—变形公式,并将美国《统一建筑规范》(Uniform Building Code)所采用的四项式变形公式进行了扩展,给出能进行无抗倾覆锚固件木结构剪力墙侧向变形计算的公式.计算预测值与试验结果对比较好.

两侧有覆面板的木结构剪力墙侧向变形计算

木材是与环境最和谐的一种建筑材料。木结构剪力墙是轻型木结构的主要竖向抗侧力构件,为了消防的需要,木结构剪力墙内侧常覆有防火石膏板,现在某些国家的木结构规范中已考虑石膏板对剪力墙承载力的有利影响。尽管有些国家的建筑规范中已给出了估算单侧木基结构面板覆面木结构剪力墙侧向变形的方法,但并不适合于两侧有覆面板的木结构剪力墙。研究将美国《统一建筑规范》中的4项变形公式进行扩展来预测一侧为木基结构面板覆面、另一侧为石膏板覆面木结构剪力墙的变形,所得公式预测值与试验结果对比较好。

轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能

轻型木结构是以规格材作为木骨架,通过木基结构板材或石膏板覆面而成的木结构建筑,规格材与规格材、骨架与面板之间通过钉子连接。轻型木结构墙体在试验研究和实际工程中的破坏往往是由钉节点失效导致的,面板钉节点破坏后水平侧向力仅由木骨架承担,因此,单独研究木骨架水平抗侧力很重要。为了解剪力墙中木骨架在单独作用时的最大承载能力与荷载-位移的关系,首先通过试验研究骨架钉和骨架钉节点力学性能以及空木骨架抗侧性能关系,推导出钉节点计算公式;再通过木骨架几何构造导出自身惯性矩,在水平力作用下,木骨架侧向变形主要由木骨架弯曲变形、骨柱轴向变形、骨架钉节点拔出、剪切和弯曲变形共同作用所至,通过木骨架力矩平衡和钉节点数据分析,导出木骨架抗侧性能计算公式。结果表明:理论推导骨架钉节点计算公式与试验结果相符合;木骨架侧向变形公式仅考虑荷载上升阶段,理论与试验结果相吻合,钉节点抗弯性能和边骨柱钉子拔出对木骨架抗侧承载能力影响最显著。减小木骨架高宽比和骨柱间距、增大其宽度有利于提高木骨架的抗侧承载能力。

钉与硅胶条粘结组合节点木结构剪力墙抗侧性能试验研究

设计了一种硅胶条新型钉节点,并对新型钉节点木剪力墙进行了抗侧性能研究。首先对三组不同类型的钉节点进行单调加载试验,分析了不同类型钉节点的破坏模式、承载能力和变形能力。在钉节点试验的基础上,对2组4面墙体分别进行了单调加载和低周反复加载试验,分析了不同墙体的破坏模式,并通过试验获得了墙体的极限荷载、抗侧刚度、延性系数和耗能等。试验结果表明:新型钉节点木剪力墙加载后破坏较为轻微,维修成本较低;新型钉节点剪力墙较常规钉节点剪力墙具有更高的承载能力和刚度,但耗能和延性略有降低。承载能力和刚度的提高有利于降低灾害造成的结构损害,因此硅胶条新型钉节点成为轻型木结构剪力墙的一种新选择,对于日后实际工程具有一定的意义。