正交层板胶合木轴心受压构件稳定承载力计算方法研究

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正交层板胶合木(cross laminated timber,CLT)是一种新型板状工程木产品,由3层及以上锯材层板或结构复合木材层板垂直正交组坯并用结构胶粘剂压制而成,可用作墙板、屋面板、楼板。正交胶合木优异的力学性能使其具有用于多高层木结构建筑的可观潜力,因而受到广泛关注。正交胶合木横向层板滚剪模量低,剪切变形对稳定承载力影响大,但是目前国内外对正交层板胶合木受压构件稳定问题的研究尚不充分,《木结构设计标准》GB 50005—2017中尚未规定CLT轴压构件稳定系数的计算方法。本文首先介绍了几种基于不同假设的CLT构件有效抗弯刚度的计算方法——?系数法(拼合梁法)、组合理论法、剪切类比法和简化计算法,对比分析了各计算方法的特点以及计算结果的差异,并研究了CLT层数、CLT构件的跨高比等因素对CLT构件有效抗弯刚度的影响。对不同长细比的3层铁杉规格材制作的CLT构件进行了轴心受压试验,得到了试件的稳定承载力、失稳形式和荷载-位移曲线。完成稳定承载力试验之后,在试件两端截取CLT短试块,进行抗压强度试验,得到了每根试件的抗压承载力(强度)。每根试件的稳定承载力和抗压承载力的比值即为试件的稳定系数试验值。分析比较了各国木结构设计规范中关于CLT轴心受压构件稳定系数计算方法的原理和差异。在《木结构设计标准》GB 50005—2017中既有的受压构件稳定系数计算式的基础上,结合CLT产品的特点,提出了CLT轴心受压构件稳定系数建议计算式。将美国规范NDSWC-2018中CLT受压构件稳定系数计算式中的强度设计值代之以强度标准值,使之符合我国木结构设计标准的计算原则,以改造后的稳定系数计算式计算结果作为源数据,采用最小二乘法回归得到建议式中的材料系数的值。通过与试验结果的对比以及与国外相关规范计算结果对比,验证了所提计算公式的正确性。本文研究工作为CLT构件及结构的设计和工程应用提供了依据。
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