落叶松胶合木梁柱连接节点设计与承载性能评价

摘要

胶合木结构住宅是木结构住宅发展的一个重要方向，具有低碳节能、抗震稳固等特点，逐渐被广泛应用。在胶合木梁柱连接中，梁与梁之间以及梁与柱之间主要是使用金属连接件进行连接，如使用钢销、螺栓等连接件与钢板进行连接。本研究结合国内现代木结构产业的趋势，首先测试了我国落叶松规格材和落叶松胶合木试样的半孔销槽承压性能，分析主要因子密度和钢销直径对销槽承压的影响；其次，将胶合木、钢板、螺栓或钢销组装后，测试胶合木-钢填板-钢销的横纹方向的侧向承载力（包括钢销垂直于胶层方向：θ=90°和钢销平行于胶层方向：θ=0°）和胶合木-钢夹板-螺栓的顺纹方向的侧向承载力（包括螺栓垂直于胶层方向：θ=90°和螺栓平行于胶层方向：θ=0°），得到各个不同方向的比例极限荷载、屈服荷载、屈服强度、初始刚度等参数，并分析破坏模式；最后将胶合梁柱用专用的连接件和螺栓、钢销等连接件连接后，进行模拟梁柱连接状态的各项试验，评价和分析T型连接件和U型连接件的承载性能。
　　本研究主要得出以下结论：
　　参照ASTM D5764-97a，测试了47个规格材的半孔销槽承载性能，落叶松规格材的销槽平均屈服强度的试验值为39.93MPa，与经验公式值42.49MPa比较吻合；密度影响销槽承载性能。
　　将规格材按照密度大小进行分组后用高分子异氰酸酯双组份胶压制成胶合木，共50个，结果表明顺纹理方向的连接承载力明显大于横纹方向，顺纹方向的屈服荷载和屈服强度约是横纹方向的1.48倍~1.93倍；落叶松胶合木的顺纹方向销槽承压强度随着密度增大而增大，决定系数R2=0.7701，横纹时的决定系数R2=0.6054，但强度与钢销直径成反比，中密度的胶合木销槽承压屈服强度对应10mm、12mm、18mm的钢销，顺纹方向时分别为43.1MPa、42.67MPa、41.9MPa；横纹方向时分别为25.56MPa、25.12MPa、21.89MPa。
　　试样破坏时，可观察到螺栓孔与胶合木材端部之间形成贯通裂、销槽发生压溃破坏、螺栓（钢销）破坏时出现塑性铰。螺栓直径为10mm，材料等级为4.8时，产生一个塑性铰，塑性铰两侧部分销身仍然保持刚直；螺栓直径为12mm时，螺栓中间部分保持刚直，两侧产生塑性铰；钢销材料为Q235，中间明显可以看到一个塑性铰；顺纹理时，螺栓（钢销）与胶层平行（θ=0°）时的比例极限荷载、屈服荷载、屈服强度等数值与相对应的垂直方向（θ=90°）数值大小比较接近；横纹理时，也是如此，也就是螺栓（钢销）与胶层方向对连接节点承载力大小没有关系；用Foschi公式可以很好模拟螺栓连接节点承载曲线变化，能够反映弹性区域和屈服后的节点特性，并将弹性向塑性的转变过程表达出来。
　　胶合木梁柱连接破坏主要表现在梁柱节点处的梁产生裂缝，T型连接件满足落叶松梁柱连接件承载性能的设计，计算出来T型连接件的短期容许荷载为20.75kN，长期容许荷载为10.38kN。两种连接件连接的梁柱最大承载力大小一样，达到最大荷载的位移不相同，T型件为35mm左右，U型件为15mm左右，可以得出U型件在破坏时，梁破坏相对小些；U型连接件的屈服荷载为74.62kN，比日本连接件性能认证中相同规格柳杉胶合梁柱使用U型连接件的屈服荷载大，荷载为51.43kN；T型连接件屈服荷载为45.94kN，说明U型件的承载性能优于T型件。

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表目录

图目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目标和主要研究内容

1.3 研究技术路线

第二章 落叶松规格材的销槽承压性能

2.1 试验材料与方法

2.2 试验结果与分析

2.3 本章小结

第三章 落叶松胶合木的销槽承压性能

3.1 试验材料与方法

3.2 试验结果与分析

3.3 本章小结

第四章 落叶松胶合木销连接侧向承载性能

4.1 试验材料与方法

4.2 试验结果与分析

4.3 本章小结

第五章 落叶松梁柱连接节点承载性能

5.1 试验材料与方法

5.2 试验结果与分析

5.3 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 落叶松规格材的销槽承载性能

6.2 落叶松胶合木的销槽承载性能

6.3 落叶松胶合木销连接件侧向承载性能

6.4落叶松梁柱连接承载性能

6.5建议

6.6创新点

参考文献

在读期间的学术研究

致谢