【摘 要】
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随着我国城市化进程的加快,各种建筑物、构筑物如雨后春笋般拔地而起,但这迅猛发展的背后存在着能源消耗巨大、污染严重等亟待解决的问题。木材作为一种可再生的主要建筑材料,在能耗、温室气体、空气和水污染以及生态资源开采方向,其环保性远优于混凝土和钢材,是公认的绿色环保型建筑材料。正交胶合木(CLT)是一种由实木锯材或结构复合板材正交组坯而成的建筑材料,通常用于多高层木结构。火灾对多高层建筑带来的危害远大于
【基金项目】
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国家重点研发计划“木竹结构安全性、耐久性和舒适性及其检测评价技术”(2017YFC0703503); 国家自然科学基金“自然火灾下正交胶合木结构抗火性能及设计方法研究”面上项目(51778143);
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随着我国城市化进程的加快,各种建筑物、构筑物如雨后春笋般拔地而起,但这迅猛发展的背后存在着能源消耗巨大、污染严重等亟待解决的问题。木材作为一种可再生的主要建筑材料,在能耗、温室气体、空气和水污染以及生态资源开采方向,其环保性远优于混凝土和钢材,是公认的绿色环保型建筑材料。正交胶合木(CLT)是一种由实木锯材或结构复合板材正交组坯而成的建筑材料,通常用于多高层木结构。火灾对多高层建筑带来的危害远大于低层建筑,且木材的可燃性进一步加剧了这种影响。为了加快我国多高层木结构的发展,对CLT结构进行抗火研究具有重大意义。国内外已有诸多学者对CLT结构开展了抗火研究,但在CLT节点方面鲜有相关论文发表。鉴于此,本文以平台式的正交胶合木墙体-楼板角钢节点为研究对象,开展了常温下的单调加载静力试验、火灾试验、受火后剩余承载力试验、基于有限元平台ABAQUS的常温下的单调加载静力试验有限元模拟、火灾试验有限元模拟、受火后剩余承载力试验有限元模拟以及给出了受火后剩余承载力的计算方法,主要内容可分为以下几个部分:(1)对CLT墙体-楼板角钢节点进行常温下的单调加载静力试验,得到不同自攻螺钉长度下的CLT节点的峰值荷载、屈服荷载、节点刚度、延性系数等基本力学性能参数。结果表明:增加CLT墙体-楼板角钢节点中自攻螺钉的长度,能提高其初始刚度和抗剪强度,但延性会有所降低。(2)对CLT墙体-楼板角钢节点进行火灾试验,得到CLT节点的炭化速度、炭化深度、温度场分布情况。结果表明:迎火面获得的热量大于侧火面,炭化深度更大,炭化速度更快;采用防火石膏板及耐火棉的保护措施能大幅度延缓CLT炭化的时间。(3)对CLT墙体-楼板角钢节点进行受火后剩余承载力试验,得到CLT节点受火后的峰值荷载、屈服荷载、节点刚度、延性系数等基本力学性能参数。结果表明:受火20min后对CLT墙体-楼板角钢节点的初始刚度、屈服荷载影响较大,峰值荷载的下降幅度小于屈服荷载,而延性有所提高;采用防火石膏板及耐火棉能有效提高CLT墙体-楼板角钢节点受火后剩余承载力的峰值荷载。(4)采用ABAQUS分别对CLT墙体-楼板角钢节点常温单调加载静力试验、火灾试验以及受火后剩余承载力试验进行模拟,并分别与试验结果进行对比,模拟结果与试验结果较吻合。(5)基于常温下CLT墙体-楼板角钢节点承载力的计算方法,给出CLT墙体-楼板角钢节点受火后剩余承载力的计算方法。计算结果与试验值相比偏于保守,能为工程设计人员提供一定的参考价值。
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