【摘 要】
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木结构轻质高强,具有优良的抗震性能。但现代木结构体系因连接节点在正常工作及受力破坏过程中通常伴有滑移,具有显著半刚性的特点,这一特点也使得木结构尤其是木框架结构体系的抗侧力性能及破坏机理有别于钢结构与混凝土结构。目前对于木框架体系相关性能的研究不足以指导工程设计,且木框架体系“强构件、弱节点”的特点并不能满足抗震设计中“强节点、弱构件”的设计原则。因此对于木框架抗侧力体系需要进行研究,提出相应的设
【基金项目】
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国家重点研发计划“低层木竹结构体系研究及工程示范”中的“低层木竹结构体系、受力性能及破坏机理”课题(课题编号:2017YFC0703505);
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木结构轻质高强,具有优良的抗震性能。但现代木结构体系因连接节点在正常工作及受力破坏过程中通常伴有滑移,具有显著半刚性的特点,这一特点也使得木结构尤其是木框架结构体系的抗侧力性能及破坏机理有别于钢结构与混凝土结构。目前对于木框架体系相关性能的研究不足以指导工程设计,且木框架体系“强构件、弱节点”的特点并不能满足抗震设计中“强节点、弱构件”的设计原则。因此对于木框架抗侧力体系需要进行研究,提出相应的设计建议。木框架节点表现为半刚性的特点,故框架的抗侧刚度与抗侧力通常需要设置支撑以满足节点的抗侧性能。钢填板螺栓连接具有预制化程度高、安装便捷、传力路径明确的特点,经常作为木结构的连接节点。因为木结构中,节点的力学性能通常决定了结构整体性能,所以本文针对采用钢填板螺栓连接形式的支撑连接节点进行了试验研究。对18个钢填板螺栓连接节点进行了单调与往复作用下的轴向加载试验,得到了连接节点在单调荷载作用下的荷载—位移曲线、往复荷载作用下的滞回曲线及节点的破坏模式,并分析得到了节点的力学特性相关参数。支撑连接节点破坏以木材整块剪切破坏与顺纹剪切破坏为主。10mm直径的螺栓发生了弯曲屈服,16mm直径螺栓节点因木材端距与间距不满足要求,发生了木材脆性破坏。为增强木材的性能,延迟木材的破坏,进行了螺钉增强木材的连接节点试验。为增强节点的刚度与承载力,设计了含抵承板的连接节点,节点在受压时表现出了不同的力学性能。利用ABAQUS,建立了支撑连接节点的有限元模型,通过对比计算与试验分析结果,发现有限元模型能够较好地模拟试验结果,验证了有限元模型的正确性。对支撑连接节点进行了有限元参数化分析。分析结果显示钢填板数目与布置影响力木构件的厚径比,影响了螺栓的屈服模式,螺栓绳索效应与制作公差对节点性能具有一定程度上的影响。对比分析了各国与学者提出的钢填板螺栓连接承载力计算方法,结合我国规范与学者计算方法,提出了基于我国螺栓连接计算方法的多块钢填板螺栓连接承载力计算简化方法,并与试验和有限元分析结果进行了对比分析。
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