木结构钢填板预应力套管螺栓连接性能试验

针对木结构螺栓连接初始刚度低的问题,提出了一种新的连接形式——钢填板预应力套管螺栓连接.在这种连接形式中,张拉后的螺杆使放置于木孔内且紧贴木孔壁的套管顶紧钢填板;在节点受力初期,主要利用钢填板与套管间的摩擦力抵抗钢填板相对于木槽的滑移.为研究连接性能,对单个新连接节点以及普通螺栓连接节点进行了抗拉试验,试验结果表明,新连接节点具有较好的承载力和刚度;在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.另外,考虑到《木结构设计规范》GB5005—2003对销轴类连接节点顺纹端距的严格要求,又对一组端距小于规范要求的单个新连接节点进行了顺纹抗拉试验,试验结果表明,小端距的新连接节点承载力和刚度仍优于普通螺栓连接节点;同样,在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.

胶合木预应力套管螺栓连接梁柱节点受力性能

胶合木结构中的梁柱大多采用钢填板螺栓进行连接,即通过内嵌的钢板、采用螺栓连接梁柱构件。然而,这种连接方式存在螺孔与螺杆间空隙大、初始刚度低、木材易劈裂等问题。为提高节点的初始刚度、改善既有破坏模式中木材劈裂问题,提出一种将T形钢连接件的翼缘通过对拉螺栓连接于柱侧、T形钢连接件的腹板插入梁端并通过预应力套管螺栓与梁端紧密连接的节点构造。为了研究套管形状对节点受力性能的影响,分别制作使用方形套管和圆形套管的胶合木预应力套管螺栓节点试件,开展单调和往复加载试验。基于试验,得到了节点刚度、承载力以及延性等性能,并分析不同形状预应力套管螺栓节点的受力性能。结果表明:与传统钢填板螺栓节点相比,所提出的预应力套管螺栓连接梁柱节点初始刚度是其3倍以上;使用方形套管可延缓木材劈裂、减缓节点的刚度退化,但承载力比圆形套管节点降低9%。

胶合木预应力套管螺栓群连接梁柱节点受弯承载力及参数分析

采用有限元软件ABAQUS建立了钢插板胶合木预应力套管螺栓连接梁柱节点的三维有限元模型,分析了节点的受弯特性,并通过与试验结果的对比验证了模型的合理性。有限元分析结果表明,套管梁柱节点摩擦阶段的抗弯刚度较传统节点的有明显提升,基于分析结果,对钢管与钢板摩擦力、钢管外径和壁厚、高强螺栓直径和等级、木材强度和厚度等参数对套管节点抗滑移刚度的影响进行了进一步分析。依据分析结果,建议高强螺栓的预拉力值介于规定值的100%~110%之间,钢管与钢板间摩擦系数不小于0.3,钢管径厚比的合理取值范围为6~10,相应的初始应力比在0.4~0.6之间。研究成果可为胶合木构件套管螺栓连接节点的设计提供参考。