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轻型木结构齿板及剪力墙性能研究

陈佛喜  
【摘要】: 轻型木结构作为一种新型结构形式,在国内正得到重视和认可,因此我国迫切需要开展这方面的研究。本文从齿板连接件力学性能、钉节点荷载性能以及木剪力墙有限元分析三个方面入手,利用实验研究和模拟分析两种方法对国产材料用于轻型木结构工程的可行性进行了论述。在此基础上以一栋自行设计建造的实际木结构房屋为实例,进行了工程实践。主要进行的研究工作如下: (1)参考国外成熟齿板产品,结合实际加工能力和材料,设计了一款齿板连接件,并参照木结构规范对其承载能力进行了检测。试验结果表明,齿板连接件的板齿承载力和极限抗剪承载力受荷载与木纹夹角、荷载与板轴夹角等因素影响,并且自行设计的齿板在板齿承载力上较国外产品SK-20有一定差距,需要进行改进,以提升性能。 (2)通过面板钉和骨架钉连接的单向加载试验,表明其荷载位移曲线具有高度非线性的特点,并且在面板钉连接试验中长钉荷载性能优于干壁钉,而在骨架钉连接试验中干壁钉抗拉和抗剪性能优于长钉;比较分析本研究的钉连接性能和国外钉连接试验结果,表明本研究的钉连接节点相比国外钉连接节点有更好的抗侧性能和最大承载力,但是刚度要低于国外试验结果。需要提高其刚度,这样可以在承受侧向荷载时,使结构具有更好的刚性。 (3)基于模拟分析的思想,利用SAP2000结构有限元分析软件,模拟了木剪力墙在侧向荷载作用下的最大承载力和刚度。设置了不同覆面板的布置方式、钉种类以及钉间距等因素,模拟分析了不同因素对木剪力墙侧向性能的影响程度。结果表明:对于2.44m×2.44m墙体,覆面板竖向布置以及增加横撑可以有效提高剪力墙的侧向性能;对于钉节点,应该采用本试验中所提及的长钉,这样墙体的抗侧能力强于采用干壁钉的墙体;边缘部位的钉间距会有效影响剪力墙的侧向性能,较小的间距有利于最大限度的发挥钉节点的受力能力;剪力墙开洞会降低剪力墙在侧向荷载作用下的最大承载力。 (4)本文运用同样的模拟方法,对一块4.88m×4.88m剪力墙进行比较,表明采用国产材料的剪力墙侧向承载力要高于采用国外材料的墙体,但是其刚度要低于采用国外材料的墙体刚度。 (5)结合以上试验和模拟分析结果,本研究通过一项实际房屋的建造,表明国产材料可以运用于实际工程中,但在工程材料和分析研究方面,还需要进一步提升,加快我国轻型木结构真正国产化的步伐。


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