覆面板钉连接的承载性能试验研究

通过对60个采用国产圆钉制作的轻型木结构覆面板钉连接试件进行单调加载和单向反复加载试验,研究了钉连接的刚度退化和承载力变化规律.试验结果表明,除个别试件的覆面板断裂破坏外,绝大部分钉连接试件皆以Mc1屈服模式破坏,符合欧洲木结构设计规范钉连接计算对应的屈服模式;覆面板主方向与规格材木纹夹角对钉连接的承载性能有一定影响,但这种影响随试件放置时间的增长而减小;试件放置时间增长导致钉连接承载力和刚度下降;单向反复加载使钉连接刚度退化,而承载力略有提高,但随着反复加载次数的增加,两者都趋于稳定.通过对试验数据统计分析,得到了考虑退化的钉连接刚度计算公式.     

夹板木剪力墙的抗侧力性能及受力机制

对8组双剪钉连接试件进行单调荷载试验,分析了板端距、面板厚度和加载方向对其抗剪切性能的影响。随后针对6组夹板木剪力墙试件开展了单调加载和往复加载试验,分析了夹板木剪力墙的受力机制,且着重研究了墙骨柱间距、墙面板厚度和钉间距等构造参数对墙体弹性抗侧刚度和抗剪强度的影响。研究结果表明:板端距和板厚决定了墙骨上双剪钉连接的破坏模式;增大面板厚度和减小钉间距能提高夹板木剪力墙的抗侧刚度和抗剪强度,而墙骨柱间距的变化则对其几乎没有影响。夹板木剪力墙在中高层木结构建筑中有着广阔的应用前景。     

多钉连接的载荷分配及影响因素

采用有限元法对多钉连接载荷分配及影响因素进行了研究.结果表明:多钉连接中钉载分配呈不对称"浴盆"形,浴盆的形状取决于两连接件的拉伸刚度比和钉的个数.两连接板的轴向刚度比不等于l时,靠近刚度较大板端头的钉受载最大;轴向刚度比愈趋近于1时,钉载分配愈均匀,且趋于对称分布.增加两连接件搭接区域宽度对均化钉载分配比例有利,而增加两连接件搭接区域长度对均化钉载分配比例不利.     

竹胶板夹板剪力墙抗侧力性能试验研究

为探究竹胶板和自攻螺钉的搭配使用对夹板剪力墙抗侧力性能的提升效果,对9面竹胶板夹板剪力墙试件进行单调和低周往复加载试验,分析其破坏模式、抗剪刚度、抗剪强度、延性系数以及墙角抗拔紧固件的受力性能,并与采用木基结构板和普通圆钉制作的常规夹板剪力墙进行对比。研究结果表明：以竹胶板和自攻螺钉作为夹板剪力墙的中心夹板和钉连接件,能有效避免板边撕裂和钉子拔出破坏,并使墙体抗剪刚度提升11.2%～63.0%,使墙体抗剪强度提升51.2%～107.1%。增大螺钉间距会降低竹胶板夹板剪力墙的抗剪刚度和抗剪强度,但有助于提升其延性。所采用的新型抗拔紧固件有助于避免端部墙骨柱的拉弯断裂破坏,并能提供6.40～8.76 kN/mm的抗拔刚度。竹胶板夹板剪力墙适合内填于木框架结构中,可作为多高层框架木结构中的主要抗侧力构件。     

螺栓排数和自攻螺钉对木梁柱节点

通过4组梁柱节点在单调和往复加载下的抗侧力试验,得到了各组节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、滞回曲线、强度、刚度、延性及耗能性能,研究了不同螺栓排数和自攻螺钉加强对节点抗侧力性能的影响.结果表明,普通节点中裂缝出现早,开展迅速;增加螺栓排数可提高节点的强度和延性,其中强度提高更明显;自攻螺钉加强可明显减轻和延缓木材的开裂,提升节点的延性和抗震性能.     

螺栓排数和自攻螺钉对木梁柱节点抗侧力性能的影响

通过4组梁柱节点在单调和往复加载下的抗侧力试验,得到了各组节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、滞回曲线、强度、刚度、延性及耗能性能,研究了不同螺栓排数和自攻螺钉加强对节点抗侧力性能的影响.结果表明,普通节点中裂缝出现早,开展迅速;增加螺栓排数可提高节点的强度和延性,其中强度提高更明显;自攻螺钉加强可明显减轻和延缓木材的开裂,提升节点的延性和抗震性能.     

基于OpenSEES的木框架-剪力墙抗侧力性能数值模拟

利用OpenSEES建立木框架-剪力墙的有限元模型,选取OpenSEES中的Pinching4材料本构模型来模拟钉连接的非线性、强度退化、刚度退化和捏拢现象,模拟结果与试验结果吻合较好,论证了Pinching4材料模型可以同时适用于"单剪"和"双剪"两种形式的钉连接。通过在OpenSEES中建立木框架-剪力墙的参数化模型,分析钉间距和高宽比对木框架-剪力墙承载能力的影响,发现随着钉间距的减小,抗侧性能显著提高;高宽比对墙体抗侧性能影响不大;面板边缘钉连接对墙体承载力的影响更大。     

连接性能对组合框架抗倒塌性能的影响

梁柱连接是内力重分配的关键构件,其性能会对结构的抗连续倒塌能力带来显著的影响.文中建立了三层钢-混凝土组合框架的有限元模型,对其进行了动力拆柱分析,分别研究了连接刚度和强度对于组合框架抗倒塌性能的影响.结果表明:连接刚度和强度对于边跨层间组合效应的影响要大于对内跨悬索作用的影响;连接刚度对于梁中轴力的发展程度具有明显影响;连接性能的改变不会影响各楼层间的独立承载;连接性能的改善可以减小内力重分配过程对于边界约束条件的依赖程度.     

新型钉大有发展前景

在国外,越来越多的厂商已经用上了新型钉,而我国还是以圆钉为主角。新型钉包括环纹钉、螺纹钉、托盘钉等包装用钉,以及地板钉、墙壁钉、水泥钉、自攻钉等。新型钉与圆钉的区别是:新型钉在杆上轧制了各种不同的纹,以达到加强紧固的作用。试验证实,圆钉的紧固力为40至50千克,而螺纹钉为100至120千克,环纹钉为280至300千克。     

轻型木刚架抗侧力性能的参数研究

采用与4个足尺木刚架试验结果对比验证的有限元分析模型,分析研究4个不同类型木刚架的抗侧力性能.选用刚架的高度、角部钢条安装类型和位置变化、底梁板层数、覆面板竖向连接方式和覆面板与骨架连接方式这5个影响刚架抗侧力性能的主要因素进行对比分析.结果表明,当增加刚架高度时,4个刚架抗侧刚度和承载力均显著降低;在刚架角部安装钢条的类型和位置变化的影响因素中,钢条本身抗拉强度对刚架抗侧力性能影响最大;钢条与刚架骨架直接连接比钢条置于覆面板外表面、隔着覆面板连接到骨架,连接作用更有效;设置双层底梁板、2排钉与覆面板连接只能稍微提高刚架抗侧力性能;覆面板竖向不连续、在刚架高度方向的中部以无垫块方式连接,比覆面板竖向连续对刚架抗侧承载力的影响不明显,而抗侧刚度有所降低;当覆面板与墙骨柱钉连接的列数由2列改为1列时,刚架抗侧承载力基本没有影响,但是抗侧刚度有所下降.     

轻型木结构剪力墙和楼盖的抗侧刚度研究

 根据我国轻型木结构工程实际应用情况,制作了14个剪力墙试件、2个木楼盖试件,采用单调加载方式进行抗侧力试验研究,并且采用有限元模型补充分析了常用尺寸剪力墙的抗侧力性能。在试验研究的基础上,提出基于变形的剪力墙和楼盖的刚度取值方法,分析了剪力墙承载力和刚度与剪力墙长度的关系,比较了剪力墙开洞、石膏板覆面对剪力墙承载力和刚度的影响,以及楼盖的抗侧力刚度和变形性能,获得一些有益的启示。     

带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能数值模拟及参数分析

为了研究带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了16个该形式组合剪力墙的反复加载试验,并采用OpenSees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行数值模拟.在试验及数值模拟的基础上,对影响该形式组合剪力墙抗震性能的主要参数进行分析.结果表明,高宽比、轴压比以及约束拉杆间距对剪力墙的抗震性能影响显著.随着高宽比的增大,组合剪力墙的初始刚度以及屈服荷载和峰值荷载减小显著,其后期刚度退化和耗能能力降低;轴压比对组合剪力墙抗震性能的影响主要表现在后期刚度的退化程度;约束拉杆间距的减小可以提高组合剪力墙的承载力,减弱后期的刚度退化程度,增大其耗能能力.     

新型结构保温板抗侧性能试验研究

为了研究OSB(oriented strand board)与混凝土层的厚度变化对于新型结构保温一体化墙板抗侧性能的影响,本次试验设计制作了八块新型结构保温板(structural insulated panels, SIP),分别通过单向与低周往复进行加载,探究8块新型SIP在承载力、位移、延性、耗能、抗侧刚度及延性等方面的性能。结果表明：在水平荷载的作用下,墙体试件出现了破坏,破坏部位主要集中在底部,钉子将OSB板撕裂,木肋与木垫块劈裂,混凝土层未发生明显破坏但与OSB板出现错动,EPS泡沫与OSB板牢固可靠,加载过程中未出现分离破坏现象。通过对比分析,试件前期未屈服时刚度较大,屈服后刚度退化明显。试件的滞回曲线出现捏缩现象,不饱满。对比试件的抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度,同等条件下OSB板层越厚,受力性能越好。     

不同轴力对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

轴向力对钢筋混凝土剪力墙在反复荷载作用下的承载力和延性等性能具有显著影响。为系统研究轴拉力和轴压力对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能影响规律,本文基于有限元软件开展了剪力墙拉剪性能和压剪性能的数值模拟研究。基于反复荷载作用下剪力墙的试验结果与分析模型计算结果的对比,验证了分析模型的合理性。通过7片钢筋混凝土剪力墙的受力性能分析,深入探讨了轴力对剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明：剪力墙的承载能力和水平抗侧刚度随轴压力的增大而增大,随轴拉力的增大而减小。轴压比为0.1、0.2的剪力墙,延性较好,能够满足抗震要求,剪力墙延性随轴拉力的增大而减小。以《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式为基础,提出了轴力影响下剪力墙斜截面受剪承载力的分析预测公式。     

砌体墙抗震性能伪静力试验研究

考虑了砂浆强度等级、开洞率和高宽比3种因素,对3层砌体房屋的底层墙进行抗震性能的伪静力试验.分析了破坏形态、滞回耗能、抗震承载力、刚度退化和墙体侧移情况.结果表明,砂浆强度等级和高宽比对破坏形态的影响类似,而开洞率稍有不同;砂浆强度等级愈低、开洞率愈大或高宽比愈大时,墙体的耗能能力及抗震承载力愈小,其中开洞率的影响更为显著.开裂前,各因素下刚度退化均较快,且趋势一致;开裂后,开洞率大的试件刚度退化最快;达到极限荷载时,各因素下的刚度退化较大,为初始刚度的20%左右.开裂后,开洞率大的墙肢薄弱,墙高方向的侧移分布曲线明显外凸.     

梁柱式胶合木结构体系抗侧力性能试验

为研究梁柱式胶合木结构体系的抗侧力性能,对10榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中2榀为单调加载,8榀为低周反复加载,考虑了4种抗侧加强结构体系,即交叉支撑、人字撑、隅撑以及填充轻木剪力墙.根据试验现象和由试验数据获得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、强度退化曲线、耗能曲线等研究了各抗侧力体系的变形能力、耗能能力、破坏模式等抗震性能,结果表明,交叉支撑、人字撑结构体系表现出良好的抗侧刚度,但二者延性较差;隅撑结构体系抗侧刚度较纯框架结构体系有了一定的提高,延性好于交叉支撑、人字撑结构体系;填充轻木剪力墙结构体系表现出良好的抗侧刚度和延性.最后,分析了各抗侧力结构体系的薄弱部位,并提出了改善加强措施.     

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.     

剪力墙结构中钢筋混凝土楼板膜效应试验研究

以剪力墙结构中的连续楼板为研究对象,设计了12个剪力墙约束钢筋混凝土单向板试件,试验研究了侧向约束条件下楼板的承载力.试验结果表明,受压力膜效应影响,当侧向约束刚度与试件自身刚度之比为0.022∶1时,试件的极限承载力较上限方法计算的结果平均提高了38.3%.在试验结果的基础上,对比研究了支座与中间板带的刚度比、支座轴压力、跨高比、配筋率以及侧向约束力等参数对试件受力性能的影响,得到了压力膜效应和拉力膜效应临界点与跨中挠度的对应关系.     

足尺钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为探究不同剪跨比下钢骨对足尺剪力墙结构抗震性能的影响,设计了一种适用于超高层建筑物的钢骨栓钉混凝土剪力墙形式,进行2个足尺钢骨混凝土剪力墙和2个钢筋混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,对比分析试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究表明:剪力墙试件剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;剪跨比较小时,试件发生剪切破坏。相较于钢筋混凝土剪力墙试件,钢骨的加入,减缓了试件裂缝的发展,降低了试件破坏程度,剪力墙试件的承载力、变形能力、延性、整体刚度和耗能能力都得到提高。剪跨比较小的剪力墙试件承载力更大,初始刚度、耗能能力明显增强,但延性较低。钢骨、栓钉、混凝土协同工作能力良好。