角钢⁃集成材L形组合柱的受压性能研究

为提高装配式木结构中异形柱的力学性能,设计了一种用热压等边角钢和SPF集成材为原料,环氧树脂胶黏剂连接制作的角钢-集成材L形组合柱,作为框架结构或框架剪力墙结构的角柱。以角钢边宽度对L形柱正截面承载力的影响进行了轴压试验研究,并进行ANSYS有限元模拟,以判断模拟预测的准确性。结果表明:角钢-集成材L形组合柱相对于同截面面积的木柱而言承载能力上升37.0%~51.4%,刚度上升36.5%~72.8%,同时L形柱有良好的延性;适当增加L形柱中的角钢边宽度可以使承载能力有效提高,但是其短边处的集成材易产生破裂,增加试件的脆性破坏;集成材之间的环氧树脂胶合界面在破坏前后都性能良好,在材料弹性阶段钢材和木材有效共同受力,承载力计算时需要考虑钢材的塑形增强作用;ANSYS有限元模拟的角钢-集成材L形组合柱弹性模量结果和试验结果一致,误差在10%以内,模拟结果基本可靠。研究成果对于预测角钢-集成材L形组合柱在实际预制装配时的安全可靠性提供了理论依据。     

寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能试验研究

  目的  外墙是轻型木结构建筑的主要围护结构,其热湿性能对建筑耐久性、安全性、舒适性和能源消耗等均有较大影响。为探究室外环境、墙体朝向、楼层高度等因素对寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能的影响,本研究对天津市某多层混合结构建筑中轻型木结构墙体的热湿性能进行了试验研究。  方法  2020年1月1日—2020年12月31日,对试验墙体内部环境温湿度、木骨柱含水率等热湿参数进行持续一年的监测,分析室外温湿度、墙体朝向和楼层高度等因素对墙体热湿性能的影响,评估墙体内部的冷凝风险和霉菌生长风险。  结果  墙体空腔内温湿度变化与室外温湿度变化趋势基本一致,木骨柱含水率变化与环境温湿度作用下的平衡含水率变化趋势基本一致,但墙体空腔内温湿度及木骨柱含水率的波幅小于室外环境。短期强降水引起墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率的增长,但增长过程具有一定滞后性。不同朝向墙体的太阳辐射强度不同,使其墙体空腔内温度分布规律为南向 > 西向 > 东向 > 北向,相对湿度分布规律则为北向 > 东向 > 西向 > 南向,木骨柱含水率分布规律为西向 > 北向 > 东向 > 南向,除西向外含水率与相对湿度分布规律基本一致。各楼层的温湿度分布规律明显,1层墙体内温度较低,相对湿度和木骨柱含水率整体偏高,且波幅较大;5—8月,墙体空腔内温度分布规律为4层 > 3层 > 2层,墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率分布规律为2层 > 3层 > 4层。  结论  墙体空腔内部温湿度和木骨柱含水率受室外环境条件的直接影响,但在室外环境大幅波动变化条件下,墙体内部处于相对稳定的热湿环境。寒冷气候区内,该多层轻型木结构墙体构造能有效阻隔室外水蒸气进入墙体内部,2020年气候条件下墙体空腔内部不存在冷凝和霉菌生长风险。      

竹榫旋转焊接工艺参数及机理探究

[目的]木榫旋转焊接是木结构、家具中的一种新型绿色连接技术,国内外对于竹榫旋转焊接研究较少,其最佳焊接工艺参数未知,竹榫、木榫旋转焊接之间的差异也有待研究.[方法]使用毛竹榫旋转焊接云杉基材,通过测试焊接形成的连接节点的抗拉拔性能,探究竹榫旋转焊接较优的工艺参数.选取基材预钻孔与竹榫直径比值(孔径比)、竹榫转速、竹榫含...     

CLT墙体?楼板T型连接抗剪性能特征值分析方法对比研究

目的力学特征值分析法是评价结构力学性能的有效方法。在木结构领域,以北美ASTM E2126标准,欧洲EN 12512标准和日本Y&K法的3种评估方法接受度较高。正交胶合木（CLT）被认为是一种可建造多高层木结构建筑的重要木质复合材料,目前针对其材料本身特性的研究较为广泛,但是针对其连接系统的开发和研究尚处于初期阶段。方法本研究设计了一种用于CLT墙体和楼板连接的T型金属连接件,结合对该连接件构造的抗剪试件试验结果,分别采用上述3种分析方法对节点刚度、屈服点特性和延性系数等力学性能参数进行了对比分析。结果Y&K法所得屈服点性质与另两种方法所得点相差较大,EN法计算所得刚度值和延性值略大于另两种方法,ASTM法和EN法在屈服荷载数值的差异性受试验曲线特征影响较大。结论综合比较以上对比结果,对于本文设计的CLT墙体?楼板节点,以及其他力?变形曲线发展较为平缓、破坏模式为延性破坏的木结构节点,Y&K法分析结果更具有实际工程应用意义。      

木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线.试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏.试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 ...     

集中荷载下钢木组合梁试验研究及有限元分析

  目的  用钢材替代工字型木梁的腹板部分以解决纯木梁腹板易剪切破坏、抗弯刚度低的问题,有助于减小构件尺寸,增加其在大跨度建筑中的应用。  方法  在H型钢上下翼缘各覆一层木材并使用螺栓连接制备组合梁。对11根组合梁开展三点弯曲试验,研究螺栓间距、剪跨比对组合梁破坏模式、刚度和承载力的影响。通过4个推出试验研究钢木界面滑移对组合梁性能的影响。  结果  钢木组合梁的抗弯刚度比相同截面尺寸的矩形木梁提高了201%;H型钢在集中荷载作用下易发生上翼缘的局部屈曲,剪跨比为2时,试件出现脆性破坏特征,破坏始于上层木材,随着剪跨比增大,试件由脆性破坏转变为延性破坏,木材最先破坏位置由上层木材转变为下层木材;剪跨比增大时,组合梁抗弯刚度减小,延性系数增大,峰值荷载下降了15%以上;螺栓间距增大时,组合梁抗弯刚度增大,延性系数减小,峰值荷载上升了15%以上。考虑钢木界面滑移的屈服承载力和跨中挠度的计算公式具有较高的准确性,所得计算值与试验值误差基本在10%以内;由材性试验获取材性参数,在此基础上使用ABAQUS软件建立考虑钢木界面滑移的有限元模型,模拟结果较为准确,组合梁抗弯刚度和屈服荷载的模拟值与试验值误差基本在10%以内。  结论  钢材用作腹板部分可以显著提高梁的抗弯刚度,并防止腹板剪切破坏;考虑界面滑移后,组合梁抗弯性能的理论计算和有限元模拟结果均较为准确。