荷载传递梁刚度对木框架剪力墙受力性能影响的试验研究

摘要

2003年我国的《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，但其主要内容大部分来自北美的试验研究成果和规范，但轻型木结构房屋在我国尚处于发展阶段，有关轻型木结构方面的研究工作还未系统地展开。剪力墙是轻型木结构抵抗侧向荷载的重要构件，研究剪力墙的抗侧力性能是研究轻型木结构抗侧力性能的关键问题。木框架剪力墙试验的目的是为我国轻型木结构房屋的推广和规范的修订提供理论和试验依据。
　　 钉连接是轻型木结构中最主要的连接方式。面板与木框架的钉节点的连接性能直接影响了木框架剪力墙承受侧向荷载的能力，且木结构剪力墙有限元分析模型大多是建立在钉节点模型的基础上的，而钉节点的模型参数多数又是通过试验数据拟合得出的，因此钉节点性能对于剪力墙和房屋整体分析中具有非常重要的意义。本文介绍了轻型木结构中面板与木框架钉节点的试验研究，采用两种不同规格的钉子，通过两组荷载垂直于木材纹路方向，两组荷载平行于木材纹路方向的钉节点试验，其中每组各10个试件，得出了两个方向钉节点的平均多参数线性荷载—滑移曲线模型，该模型为利用有限元软件分析轻型木结构提供了面板与木框架钉节点连接性能的基础资料。
　　 木框架剪力墙试验研究时，荷载传递梁的刚度对木框架剪力墙的破坏模式以及抗侧力有直接的影响，当木框架剪力墙墙端以及墙中洞口边未采用墙端锚栓时，这种影响更甚。本文采用一种新型加载装置对三片不同类型的足尺木剪力墙进行了单向、反复加载试验，其中一片标准剪力墙、一片开门洞剪力墙、一片开窗洞剪力墙，重点研究其破坏形态、荷载位移曲线、滞回特性、抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度、耗能、墙骨柱上拔和锚栓应力，并将试验结果与相同构造的试件采用铰接钢梁、连续钢梁时的试验结果进行比较。
　　 最后，本文利用ANSYS软件建立了剪力墙的有限元分析模型，有限元模型的结果很好地验证了使用本文中的加载装置更能真实的反映木剪力墙的真实的受力性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1轻型木结构与木剪力墙

1.2国外轻型木结构研究综述

1.2.1试验研究

1.2.2理论研究

1.2.3可靠度研究

1.3我国轻型木结构研究概述

1.4本文研究意义和研究内容

第二章轻型木结构中钉节点的试验研究

2.1引言

2.2钉节点材料和试件

2.2.1钉子的种类和规格

2.2.2钉节点试件设计

2.3试验过程

2.3.1钉子的力学性能试验

2.3.2钉节点的单向荷载试验

2.4单向荷载作用下面板-骨架钉节点典型荷载位移模型

2.4.1幂函数型公式

2.4.2对数型公式

2.4.3指数型公式

2.5骨架钉连接试验

2.6结论

第三章木框架剪力墙试验研究

3.1引言

3.2试验目标

3.3试验概况

3.3.1试件设计

3.3.2试件材料与构造

3.3.3试件制作

3.3.4试验装置

3.3.5测量内容及仪器布置

3.3.6加载方案

3.4破坏形态

3.4.1钉连接破坏

3.4.2墙骨柱与底梁板的分离

3.4.3试件的破坏现象汇总

3.5试验结果与分析

3.5.1荷载位移曲线

3.5.2参数定义

3.5.3主要试验结果

3.5.4抗剪强度

3.5.5极限位移

3.5.6弹性抗侧刚度

3.5.7耗能

3.5.8墙骨柱上拔

3.5.9锚栓应力

3.6试验结论

第四章有限元模拟与分析

4.1概述

4.2木剪力墙单元模型

4.2.1连接单元

4.2.2覆面板单元

4.2.3墙骨架单元

4.3有限元单元的选择

4.3.1连接单元

4.3.2 BEAM4—三维弹性梁单元

4.3.3 SHELL63—弹性壳单元

4.4建立剪力墙模型

4.5有限元模型及分析

4.6结论

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文