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轻型木结构房屋主要应用于北美地区,它是该地区别墅及低层住宅最主要的结构形式之一。它具有施工快捷、构造简单、结构构件标准化等优点,在北美及其他多地震地区得到了广泛应用。在轻型木结构中,房屋主要通过木框架剪力墙来承受侧向荷载,其抗侧性能与许多因素有关,包括:有无横撑、覆面板布置形式、覆面板厚度、钉子直径、钉子间距、墙骨柱间距和墙体尺寸等。
在我国,2003年《木结构设计规范》(GB5005-2003)中增设了“轻型木结构房屋”的有关条文,为轻型木结构房屋在中国的推广应用和发展创造了必要的条件。但其主要内容大部分来自北美的试验研究成果和规范,所以加强有关轻型木结构方面的研究工作显得很有必要。
根据木结构的发展要求,本文以试验为基础,通过平面外加载梁,对12片不同构造的剪力墙进行了静力加载试验,模拟轻型木结构单片剪力墙在无竖向荷载下的抗侧性能。通过对各个测点试验数据和试验现象的观察记录,并进行分析处理,得到不同构造木剪力墙在单调加载和反复加载试验中的成果,包括荷载位移曲线、滞回特性、弹性抗侧刚度、抗剪强度、极限位移、延性、能量耗散以及破坏模式等,旨在分析平面外加载的受力机制和破坏形态。然后对不同构造下木剪力墙试验成果进行对比分析,得出三种不同墙骨柱间距,两种不同钉间距以及高宽比等因素对木剪力墙抗侧性能的影响程度。
最后,本文利用ANSYS软件建立了剪力墙的有限元分析模型,通过有限元模拟和试验数据的对比来验证结果的可靠性。结果表明,ANSYS计算结果与试验结果吻合较好。