梁柱式木结构加固方法及抗侧力性能试验研究

为研究梁柱式胶合木结构在加固后的抗侧力性能,对9榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了低周反复荷载试验,其中3榀为未损坏对照组试件,6榀为加固组试件.考虑了节点区域包裹碳纤维布(FRP)和植入自攻螺钉2种加固方法,及纯框架和隅撑框架2种结构体系形式.根据试验现象和试验数据的分析,探讨了木结构加固方法的可行性,对比了不同方法的效果和差异,研究了各组试件在反复荷载作用下的破坏模式、刚度、变形和耗能等力学性能.结果表明,2种加固方法均可以有效地抑制裂缝开展,并能够恢复结构的强度、刚度、耗能等力学性能;受损的梁柱式木结构框架,采用节点区域加固并增设隅撑,结构的抗侧力性能可以得到显著的提高.     

钢木组合构件自攻螺钉连接抗剪性能试验及理论模型研究

钢木组合结构是现代钢结构与传统木结构相结合的一种高效混合结构方式，自攻螺钉连接是钢木组合结构及构件中常见的连接形式，其连接处的界面滑移特性是影响构件力学性能的关键因素.针对木-木及轻钢-木自攻螺钉连接，开展了单调荷载和循环荷载下的抗剪性能试验，探究了连接的荷载-滑移响应、滞回性能、承载能力、强度及刚度退化规律.试验结果表明：轻钢-木自攻螺钉连接在荷载作用下表现出较高的承载力和较好的延性，与木-木自攻螺钉连接发生螺钉杆剪断的破坏不同，轻钢-木自攻螺钉连接主要发生螺帽嵌入木材的延性破坏，由杨木胶合板制成的连接整体承载力高于OSB板制成的连接.轻钢-木自攻螺钉连接在循环荷载作用下其平均强度退化及平均刚度退化显著.进一步探究了Foschi和Folz理论模型对单调荷载下连接非线性荷载滑移响应的适用性，理论拟合结果与试验结果吻合较好，研究结果可用于指导未来轻钢-木自攻螺钉连接的设计与有限元分析工作.     

螺钉端距对自攻螺钉连接抗剪性能的影响研究

超薄壁冷弯型钢结构体系均采用自攻螺钉连接,自攻螺钉的力学性能直接影响该结构体系的力学性能稳定性。建立三组6个试件探讨不同端距对自攻螺钉连接超薄壁钢板材的抗剪性能。结果表明:螺钉端距对自攻螺钉连接的抗剪性能影响较大,建议合理端距取4～5倍螺钉直径。     

竹胶板夹板剪力墙抗侧力性能试验研究

为探究竹胶板和自攻螺钉的搭配使用对夹板剪力墙抗侧力性能的提升效果,对9面竹胶板夹板剪力墙试件进行单调和低周往复加载试验,分析其破坏模式、抗剪刚度、抗剪强度、延性系数以及墙角抗拔紧固件的受力性能,并与采用木基结构板和普通圆钉制作的常规夹板剪力墙进行对比。研究结果表明：以竹胶板和自攻螺钉作为夹板剪力墙的中心夹板和钉连接件,能有效避免板边撕裂和钉子拔出破坏,并使墙体抗剪刚度提升11.2%～63.0%,使墙体抗剪强度提升51.2%～107.1%。增大螺钉间距会降低竹胶板夹板剪力墙的抗剪刚度和抗剪强度,但有助于提升其延性。所采用的新型抗拔紧固件有助于避免端部墙骨柱的拉弯断裂破坏,并能提供6.40～8.76 kN/mm的抗拔刚度。竹胶板夹板剪力墙适合内填于木框架结构中,可作为多高层框架木结构中的主要抗侧力构件。     

新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点（T8×8-M）的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点（T6×10-M）的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》（T/CECS 1101—2022）提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。     

螺栓排数和自攻螺钉对木梁柱节点

通过4组梁柱节点在单调和往复加载下的抗侧力试验,得到了各组节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、滞回曲线、强度、刚度、延性及耗能性能,研究了不同螺栓排数和自攻螺钉加强对节点抗侧力性能的影响.结果表明,普通节点中裂缝出现早,开展迅速;增加螺栓排数可提高节点的强度和延性,其中强度提高更明显;自攻螺钉加强可明显减轻和延缓木材的开裂,提升节点的延性和抗震性能.     

基于自攻螺钉组件模型的冷弯薄壁型钢梁柱节点抗连续倒塌数值分析

冷弯薄壁型钢(CFS)结构具有构件重量轻、施工进度快、抗震性能好等优势,具备良好的社会和经济效益.文章以CFS结构中自攻螺钉连接梁柱复杂节点的连续倒塌性能为研究目标,通过数值分析中的组件模型法考虑自攻螺钉承载失效模式.基于数值参数分析,研究螺钉抗拔强度、立柱截面厚度和梁跨高比对结构连续倒塌工况下承载性能和破坏模式的影响...     

自攻螺钉连接件抗剪承载力的分析

分析了影响冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力的主要因素是自攻螺钉连接件抗剪承载力,介绍了日本等其他国家规范中的计算方法,以及影响连接件承载力的因素,为我国进行相关研究提供参考依据。     

冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究

介绍单颗自攻螺钉连接件和多颗自攻螺钉连接件的试件制作、加载装置及它们抗剪承载力的试验全过程.根据试验过程和破坏现象,总结不同试件的荷载-变形曲线、抗剪承载力试验值及破坏模式.依据各国规范及相关文献,结合试验数据,验证中国规范GB 50018-2002及美国AISI规范对于计算单颗螺钉抗剪承载力的可行性及可靠性.通过探讨不同母材厚度、不同螺钉数目、不同螺钉排列方式及不同螺钉间距对自攻螺钉连接抗剪承载力的影响,总结得到自攻螺钉连接抗剪试验破坏的几个阶段、主要破坏模式和影响因素:(1)螺钉数目及间距是影响自攻螺钉连接抗剪性能的最主要因素;(2)螺钉排列方式对连接的抗剪性能影响较小;(3)在某些破坏模式下,母材厚度也是影响连接件抗剪性能的主要因素之一.通过对试验数据统计分析,发现自攻螺钉群的抗剪承载力具有“群体折减效应”,并给出能反映“群体折减效应”的螺钉群效率系数的分布范围,发现螺钉间距及数目也是影响效率系数的主要因素.     

自攻螺钉增强胶合木横纹承压性能试验

为研究自攻螺钉增强胶合木的局部表面横纹承压承载力,通过对22组共计110个胶合木试件的局部表面横纹承压承载力试验,系统研究承压位置、自攻螺钉长度、数量和布置形式等的影响,深入研究增强构件的破坏模式、承载力、变形性能和延性等。结果表明:自攻螺钉可以显著增强胶合木横纹承压性能,螺钉长度、数量和布置均为增强试件破坏模式和承载力的主要影响因素。当增强螺钉沿胶合木横纹承压方向通长设置时,由于其与横纹木材共同作用,因此增强效果更加明显,最终是自攻螺钉和横纹胶合木都会受压屈服。增强试件的横纹承压极限承载力和等效弹性模量最大可分别提高62.5%和46.8%,试件的位移延性系数可达1.66～2.95。