均匀受压正交层板胶合木墙稳定问题研究

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正交层板胶合木(cross-laminated timber,简称为CLT)是一种适用于多高层木结构建筑的新型工程木产品,能直接用作建筑的墙板和楼板。为解决CLT用作墙板时的受压承载力设计计算问题,应对均匀受压CLT墙稳定问题进行研究。本文以轴心受压CLT构件和均匀受压CLT墙为研究对象,对其稳定问题进行研究。结合ANSYS软件,建立CLT轴心受压构件和均匀受压墙体有限元模型,将有限元分析结果与既有CLT轴心受压构件试验结果进行对比,验证有限元模型的正确性。通过有限元方法对均匀受压CLT墙进行参数化分析,研究墙的宽高比、高厚比、层板层数、拼接缝刚度、墙体边界约束的刚度等因素对均匀受压CLT墙稳定承载力和破坏模式的影响。综合均匀受压CLT墙有限元模拟结果,提出了墙两侧边约束影响范围的概念,每侧边约束的影响范围可以认为约等于一倍墙高。同轴心受压CLT构件一样,采用稳定系数来反映均匀受压CLT墙稳定承载力与强度承载力之间的关系。CLT墙可以视为一种构造上的正交异性板,用γ系数法计算CLT墙两个方向的有效抗弯刚度,对正交异性板临界(应)力计算式进行改进,推导适用于均匀受压CLT墙弹性失稳临界(应)力和稳定系数的计算式。提出了界限宽高比的概念。界限宽高比是均匀受压CLT墙弹性失稳和弹塑性失稳的界限。结合CLT墙界限宽高比和CLT构件界限长细比对均匀受压CLT墙的弹性和弹塑性失稳进行判断。沿用《木结构设计标准》(GB 50005—2017)中轴心受压构件弹塑性稳定问题的处理方法,采用和轴心受压构件相同的临界应力与切线模量的关系,推导出适用于均匀受压CLT墙的弹塑性失稳临界(应)力和稳定系数的计算式。
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