【摘 要】
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木材是一种历史悠久的建筑材料,在我国,木结构建筑也具有悠久的历史,发展出了巧妙的建筑技艺,具有良好的抗震性能,时至今日,仍然能看到保存至今的古代建筑。木材作为建筑材料具有许多优点。木材具有质量轻,强度高的特点,便于加工,具有一定的隔热性及隔声性,并且是一种可再生材料。因此,在现代建筑中仍然有广泛的应用。在现代木结构建筑中,销钉连接是一种应用广泛的连接方式,具有安装简便,力学性能良好的特点。对销钉连
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(51578449,51878548); 陕西省自然科学基金项目(2018JZ5013);
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木材是一种历史悠久的建筑材料,在我国,木结构建筑也具有悠久的历史,发展出了巧妙的建筑技艺,具有良好的抗震性能,时至今日,仍然能看到保存至今的古代建筑。木材作为建筑材料具有许多优点。木材具有质量轻,强度高的特点,便于加工,具有一定的隔热性及隔声性,并且是一种可再生材料。因此,在现代建筑中仍然有广泛的应用。在现代木结构建筑中,销钉连接是一种应用广泛的连接方式,具有安装简便,力学性能良好的特点。对销钉连接节点的力学性能进行研究,具有十分重要的意义。目前,我国的木结构建筑越来越多,但我国现行的木结构设计规范中,对该连接的刚度、延性等相关规定已经不满足实际的需要,因此,本文对销连接的力学性能进行了研究,开展了以下研究工作:(1)本文考虑了销钉直径及木材木纹方向两个因素,设计了7个销槽承压强度试件,研究了上述因素对销槽承压强度的影响,并研究了现有公式的适用性,并在此基础上,进一步考虑了销钉直径及销钉长细比两个影响因素,设计了6个木材-钢板销连接试件,研究了上述因素对销连接力学性能的影响。并且依照欧洲规范EC5,美国规范NDS及中国木结构设计标准中对承载力、刚度、延性等的相关规定进行计算,并与试验结果进行了对比。研究表明,销槽承压强度顺纹试件与横纹试件相比,具有较高的承载力,但延性较差。对于木材钢板销连接试件,销钉直径和长细比对试件强度、刚度均有较大影响。销钉直径越大,试件承载力越高,刚度也越大。试件中销钉长细比越大,试件承载力越大。长细比对连接刚度也有较大影响。(2)采用ABAQUS有限元分析软件对试验试件建立模型进行分析,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,有限元模拟得到的变形、应力分布情况及荷载位移曲线与试验得到的结果一致,验证了有限元分析的准确性。在此基础上,考虑了销钉数量、销钉间距、销钉列数、销钉列间距等影响因素进行了变参数分析,研究了上述因素对力学性能的影响。根据有限元分析结果及试验数据,研究了销连接中有效销钉系数、有效销钉列数等参数,并且给出了有效销钉系数计算公式。(3)在试验研究的基础上,基于弹性地基梁理论及相关研究,提出了销连接刚度计算公式。为了考虑销钉装配误差及破坏模式等影响因素对销连接刚度的影响,根据试验结果,拟合得到了破坏模式影响系数以及装配误差影响系数的取值。根据公式的计算值与试验值吻合情况,验证了公式的准确性。本文根据试验结果,有限元分析结果及理论研究,提出了关于木材-钢板销连接的设计建议。
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