随着健康舒适的生活方式成为大势所趋,具有绿色、环保、健康舒适等特点的木结构建筑逐渐受到人们青睐,其中源自北美的轻型木结构建筑以其轻质高强、节能环保、施工效率高等优良特性被引入我国。然而,目前我国木结构建筑主要用材严重依赖进口,缺少适宜的国产结构用木质材料。鉴于此,开发适用于轻型木结构用的国产规格材以及金属连接件成为木材加工行业研究的重点。落叶松是我国北方重要的用材林树种之一,具有力学性质好、耐腐耐寒、树干通直等特点,分布面积较广,蓄积量大,研发国产落叶松规格材在轻型木结构建筑中的利用具有重要意义。本文以国产日本落叶松规格材和国产齿板为试验对象,利用木结构试验方法,通过开展国产落叶松规格材齿板连接节点拉伸、抗剪承载性能研究,获得板齿极限强度、齿板抗拉强度和抗剪强度;通过钢材材性试验得出齿板强度调整系数,并计算出板齿极限强度设计值、齿板抗拉强度设计值和抗剪强度设计值。依据节点连接性能,设计并制备国产落叶松规格材木桁架,对两种工况6榀平行弦轻型木桁架进行静力承载性能研究,并采用有限元方法模拟分析其承载性能。主要结论如下:(1)研究了国产齿板与日本落叶松规格材连接节点的承载力。板齿极限强度试验值在AA、AE、EA、EE四种构型情况下的分别为1.66 N/mm~2、1.13 N/mm~2、1.19 N/mm~2、1.12 N/mm~2;齿板抗拉极限强度试验值在AA、AE两种构型情况下分别为165.05 N/mm、114.47 N/mm;齿板抗剪极限强度在θ=0°、θ=90°、θ=30°T、θ=60°T、θ=90°T、θ=120°T、θ=30°C、θ=60°C、θ=90°C、θ=120°C十种工况下分别为132.39 N/mm、122.73 N/mm、135.66N/mm、199.13 N/mm、92.26 N/mm、172.76 N/mm、99.81 N/mm、89.52 N/mm、79.10 N/mm、85.68 N/mm。板齿极限强度在荷载同时平行于齿板主轴及木纹方向时最大,在荷载同时垂直于齿板主轴及木纹方向时最小;三种主要受力状态下齿板的抗剪极限强度最大值为剪-拉复合受力状态,其次为纯剪受力状态,最低为剪-压复合受力状态。(2)确定了国产齿板与日本落叶松规格材连接节点的强度设计值。通过试验计算出齿板的钢板基材抗拉极限强度为377.12 N/mm~2,钢板修正系数γ=0.98。研究表明:国产齿板连接节点的板齿极限强度设计值在AA、AE、EA、EE四种情况下分别为0.88 N/mm~2、0.63 N/mm~2、0.60 N/mm~2、0.59 N/mm~2;齿板抗拉强度设计值在θ=0°、θ=90°时分别为92.43N/mm、64.10 N/mm;齿板抗剪强度设计值在θ=0°、θ=90°、θ=30°T、θ=60°T、θ=120°T、θ=150°T、θ=30°C、θ=60°C、θ=120°C、θ=150°C时分别为74.14 N/mm、68.73 N/mm、78.20N/mm、111.51 N/mm、51.67 N/mm、96.75 N/mm、55.89 N/mm、50.13 N/mm、44.30 N/mm、47.98 N/mm。(3)比较分析了不同结构形式轻型木桁架的极限荷载、结构稳定性及破坏形式。两种工况轻型木桁架极限荷载的分布范围为20~25 kN,加载等级范围为12~25级,是设计荷载的2.03~2.53倍,表明两种轻型木桁架在设计荷载下承载性能较好,但同时也表现出一定的离散程度。P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45 kN和22.94 kN,变异系数分别为7.9%和7.1%。可以看出L型轻型木桁架极限荷载略高于P型轻型木桁架,且变异系数略低,P型轻型木桁架在荷载达到极限荷载时发生脆性破坏,破坏既会出现在加载阶段也会出现在恒载阶段;L型轻型木桁架由于受力截面较小稳定性较差,在达到两倍设计荷载后开始出现侧向变形。(4)运用有限元方法模拟研究了轻型木桁架的承载性能。通过有限元模拟软件得出平行弦轻型木桁架的受力状况、轴力和剪力等分布状态,表明平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点及集中荷载施加处,与试验结果一致。分析认为利用SAP 2000有限元模拟软件可以有效地预测轻型木桁架在实际应用中的受力及变形情况。