有翼缘和竖向荷载的带洞口木框架剪力墙的试验研究

轻型木结构房屋在我国尚处于发展阶段,木框架剪力墙试验的目的是为我国轻型木结构房屋的推广和规范的修订提供理论和试验依据。木框架剪力墙是轻型木结构房屋中的主要抗侧力构件,研究木剪力墙的力学性能和黏滞阻尼特性是木结构房屋整体分析的基础。通过6片2.4m高6.0m长的无墙角锚栓的传统木框架剪力墙的单向和反复荷载试验,研究了竖向荷载、翼缘墙体和洞口尺寸对剪力墙的抗剪强度、弹性抗侧刚度、极限位移、墙骨柱上拔和耗能等的影响。结果表明,作用于横墙上的竖向荷载可以显著地提高剪力墙的各项性能,作用于翼缘墙体上的竖向荷载可以降低端部墙骨柱的上拔和部分提高剪力墙的抗剪强度和耗能,洞口尺寸的变化主要影响到墙体的极限位移。试件的破坏形态主要是钉节点的破坏和端部墙骨柱的上拔。

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.

轻型木结构中覆面板钉连接承载性能试验研究

通过对222个采用中国产圆钢钉制作的轻型木结构覆面板钉连接试件进行单调加载试验,研究了它们的承载性能。试验结果表明,钉连接发生模式M-c1屈服、覆面板断裂、覆面板剪坏、规格材撕裂和钉子穿透等5种破坏;直钉连接的承载力比斜钉高,而两者刚度基本相同;覆面板主方向与规格材木纹夹角对钉连接承载力和刚度的影响很小;荷载方向与规格材木纹夹角影响钉连接的刚度,但不影响其承载力。通过与欧洲木结构设计规范钉连接计算公式的分析对比,获得了符合中国轻型木结构覆面板钉连接的刚度计算公式,为计算分析剪力墙和横隔(楼盖和屋盖)的抗侧力性能提供参考。

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。

轻型木桁架受力性能的有限元模拟

轻型木桁架是轻型木结构中重要的承重构件,为了研究其受力性能,考虑齿板连接的构造特点及非线性特性,建立了轻型木桁架的有限元模型。通过与其受力性能的试验结果对比,验证了模型的准确性;对不同荷载模式、不同高度、不同构造形式的轻型木桁架的分析表明,轻型木桁架有限元模型的模拟方法操作简便、精度较好,有助于轻型木桁架受力性能的模拟研究,并推动轻型木桁架的国产化。

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。

木桁架齿板连接极限承载力的试验研究

通过对木桁架齿板连接极限承载力的试验研究,分析了荷载与木纹夹角、荷载与板轴夹角对板齿承载力的影响因素,并对板齿承载力的影响因素进行了分析,通过试验为木结构设计提供了应用基础。

太阳能建筑装配式轻型木结构设计

以2018年中国国际太阳能十项全能竞赛厦门大学参赛作品为例,介绍一种应用于太阳能建筑的保温承重一体化组合构件和装配式轻型木结构及连接节点设计。该项目保温性能好,结构受力明确,具备良好的承载和变形能力,且装配快速便捷。

木钉斜接对SPF连接性能的影响

研究木钉以不同的角度连接S P F规格材时对木结构节点抗剪性能的影响。将木钉以30°,45°,60°,75°,90°等多角度钉入SPF试件,分析试件受到剪拉、剪压力时节点承载力的变化规律,试验结果证明,试件受剪拉力时,钉入角度为60°为最佳角度,其节点承载力、刚度和延性系数最大。

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。

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。

轻型木结构中定向刨花板的握钉力分析

选择圆钉、麻花钉与4种厚度定向刨花板(OSB),测试不同因素水平组合下板材的抗拔握钉力和侧压握钉力。结果表明:OSB的抗拔握钉力和侧压握钉力分别为0.223~1.156 k N和1.383~2.678 k N,握钉力均随板材厚度的增加而增大,麻花钉增加速率明显快于圆钉。

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。

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。

完全榫卯连接的木结构工程应用

现行《木结构设计规范》和《轻型木桁架技术规范》中对木结构的连接主要介绍了齿连接、螺栓连接、铆钉连接和齿板连接等形式。以太原基准地震台武家寨地磁台工程为例,阐述了木结构多种榫卯连接的构造机理、受力特性以及其优缺点,对规范的节点连接形式作了补充,并对木结构的推广应用提供理论支持。

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。

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。

高盐环境对钉连接木结构抗剪性能的影响

选用木结构建筑工程中常使用的规格材(SPF),定向结构刨花板以及环纹钉制作的抗剪试件,并且配置四种不同浓度的盐溶液对木结构钉连接试件进行反复浸泡和晾晒,通过采用单调加载的方式进行抗剪试验,研究高盐环境对木结构连接抗剪性能的影响。试验结果表明:相同处理周期下,随着盐溶液浓度增加,单剪试件在承载过程中弹性变形阶段缩短,塑性变形阶段延长,屈服荷载变小;相同盐溶液浓度情况下,随着处理周期延长,屈服荷载、极限荷载均减小。