新型连接节点梁柱式胶合木结构受力性能研究

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现代梁柱式胶合木结构(又称胶合木框架)的节点连接通常采用螺栓钢填板连接,研究表明该类节点的承载力和刚度较低,节点的破坏为脆性破坏,其力学性能更接近铰接,这意味着在地震作用下可能会由于其较低的抗弯承载力导致节点过早破坏。为了改善节点的受力性能,避免节点的脆性破坏,课题组提出了一种新型连接节点即螺栓角钢连接节点,并通过梁柱连接节点试验证明该新型节点具有良好的力学性能。为进一步了解螺栓角钢连接节点对框架受力性能的影响,本文通过梁柱节点分别为螺栓钢填板连接框架和螺栓角钢连接框架的对比试验,研究了节点连接形式对梁柱式胶合木结构受力性能的影响,并通过理论分析研究了新型节点框架的半刚性性能。本文的主要研究工作和结论如下:(1)通过花旗松胶合木材的足尺受弯试验和轴心受压试验以及清材小试件的受弯试验,获取了胶合木材的含水率、弹性模量、抗弯强度和抗压强度等物理力学性能指标。通过胶合木销槽承压试验和螺栓的弯曲试验,分别获得了销槽的承压强度和螺栓的屈服强度。(2)对两类框架各2榀分别进行了恒定竖向荷载作用下的单向静力加载试验,对比分析了框架的极限承载力、抗侧刚度和连接节点刚度等力学指标。试验结果表明,相较于螺栓钢填板连接框架,螺栓角钢连接框架的极限承载力和抗侧刚度均有明显提升,且节点转动刚度较大,具有明显的半刚性。(3)对两类框架各1榀进行了恒定竖向荷载作用下的低周反复加载试验,对比分析了框架的刚度、强度、和耗能等性能。试验结果表明:螺栓角钢连接节点框架的强度、刚度以及耗能能力相较于螺栓钢填板连接节点框架均有明显提升。(4)考虑节点的半刚性,利用结构力学的方法推导了胶合木框架在竖向荷载作用下梁的跨中弯矩和水平荷载作用下框架的弹性抗侧刚度理论公式,以及并通过试验数据验证了公式的合理性。
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