新型木建筑材料———交叉层积木介绍及其连接的试验研究

交叉层积木作为一种新型木建筑材料已经在北美地区推广开来,然而在我国还没有得到引进和推广.本文介绍了这种新型材料的性能特点,总结其生产工艺、设计方法和研究进展,重点对交叉层积木七种半刚性连接的抗震性能进行试验研究.研究表明:紧固件全部被拔出的失效模式为理想的延性破坏模式,滞回曲线表现出高度非线性、刚度退化、强度退化以及捏拢现象.通过试验数据分析,给出了在延性和承载能力两方面最佳的连接.     

建筑结构球形支座设计分析

建筑结构中球形支座与公路桥梁中的球形支座受力形态存在显著差异,往往需要承受很大的水平荷载.针对球形支座在水平力作用下转动灵活性减弱的缺点,对传统球形支座形式提出了改进方法；对各种复杂应力状态下的球形支座进行了设计验算,所采用的实用设计方法可供结构设计人员参考；在同济大学国家重点实验室对球形支座进行了试验.     

交叉层积木数值模拟研究以及连接损伤分析

木建筑由于结构冗余性以及钉接节点超强的吸能耗能能力在抗震中表现良好.交叉层积木是一种新型的建筑材料.本文以交叉层积木3种柔性连接试验为基础,采用Open Sees中Pinching4自定义模型模拟连接滞回曲线的高度非线性、强度退化、刚度退化和捏拢现象.基于主次半循环累积能量的损伤模型,对交叉层积木连接进行损伤分析,并提出该连接的5种性能水平的损伤指数.Pinching4模型与连接试验结果吻合较好,进一步证明该模型模拟木节点连接性能的可行性和有效性.损伤因子对应的损伤程度基本符合试验规律,其平均值在合理范围内,计算结果离散性较低.      

正交胶合木填充墙-钢框架体系受力性能

采用开源地震工程模拟系统（OpenSees）对以正交胶合木作填充墙的钢框架结构进行探索性数值研究，主要研究该填充墙钢框架单元在单调和循环加载作用下的受力性能，墙体与钢框架之间的协同工作性能以及连接个数对整体结构受力性能的影响.结果表明:正交胶合木填充墙能够提高钢框架的抗侧刚度和水平承载力；柔性连接的设置使整体结构耗能性能良好；工作缝的设置减缓墙体的开裂，更大程度上发挥连接件的耗能和变形能力；连接个数对构件的抗侧能力影响较大，可以通过调整连接数量和连接间距设计出具有多种刚度和耗能能力的框架单元.      

板式橡胶支座深化设计与试验研究

在建筑结构中,橡胶垫支座往往处于复杂受力状态,为了防止风吸力与水平力作用下出现过大变形,可以在支座中设置限位螺栓.本文对带螺栓孔橡胶垫抗压弹性模量进行了深入分析,提出了形状系数修正方法;对传统的板式橡胶支座进行了改进,在橡胶垫的上、下盖板之间设置了限位条,避免橡胶垫粘结失效的影响;对比分析了不同设计标准中的橡胶垫抗压弹性模量的计算方法,提出了改进建议.最后,对板式橡胶支座的抗压弹性模量、抗剪弹性模量与支座转角进行了试验研究.     

传统民居抬梁式木构架抗侧力性能试验研究

为了解北方地区传统民居抬梁式木构架的抗震性能,制作了三榀足尺木构架模型,开展了低周往复的拟静力抗侧试验,研究木构架的受力特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度的退化、耗能规律等,揭示不同柱基础及荷载条件对木构架抗侧力性能的影响.研究结果表明:馒头榫连接的木构架是一种变刚度的摇摆体系,主要的表现形式为柱脚翘起,馒头榫节点的拔榫量;木构架竖向荷载下存在明显的P-△二阶效应,该影响不可忽略;在大变形下由于二阶效应不能自己复位,主要借助外部荷载进行复位;允许柱脚滑移使木构架在低周往复水平荷载下表现出更为明显的摇摆特性,相比柱脚限制的情况耗能能力减弱,捏拢效应更为严重,但在一定程度上保护馒头榫节点;竖向荷载增大有助于提升木构架的抗侧性能;作为山墙位置的木构架竖向荷载偏小,容易导致木构架的抗侧承载力与耗能能力不足.研究成果将为北方传统村落"四梁八柱"木结构民居抗震性能的评估、修缮与加固提供科学依据.     

不规则高层混合结构整体模型模拟地震振动台试验研究

以厦门福隆大厦为背景,对不规则高层结构的1/20整体模型进行模拟地震振动台试验研究,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式.结果表明:模型结构前三阶振型频率依次为:1.74Hz(Y向平动)、2.28Hz(X向平动)和3.12Hz(整体扭转),其中X向和Y向平动对应阻尼比分别为6.5%和6.3%.在7度多遇和罕遇地震作用下,X向结构最大层间位移角分别为1/956和1/147,Y向结构最大层间位移角分别为1/570和1/83.因此原型结构的布置基本合理,整体抗震性能较好.最后对原型结构的抗震设计方案提出了一些改进建议.     

正交胶合木环型耗能节点设计与抗剪试验研究

连接节点对正交胶合木墙体抗侧力机制的发挥、延性及耗能起着至关重要的作用。本文提出一种由U型阻尼器拼装而成的环形节点，连接正交胶合木墙体与基础钢梁，使墙体的损伤集中于耗能元件，实现地震作用下耗散能量，保护正交胶合木墙体，同时，实现承载力可预测且损坏后可更换。通过低周往复抗剪试验，研究了7个不同形状及厚度的环形耗能节点的受剪性能，并对其滞回曲线、破坏特征、承载力、刚度退化及耗能能力等进行研究，对比不同收腰程度与钢板厚度对抗剪性能的影响；结合Eurocode 5等标准理论，计算正交胶合木锚固端钢板螺钉连接的抗剪承载力，推导环形耗能节点的主要力学性能指标计算公式；并基于有限元Abaqus软件，开展耗能节点往复受剪数值模拟。结果表明：以试验研究为基础，提出的正交胶合木锚固端抗剪承载力计算公式、环形Q235阻尼器力学指标计算公式及开展的有限元分析，为正交胶合木耗能节点设计提供依据；除厚度为8 mm、收腰宽度为86 mm的试件以外，其余节点试件实现了对木材的损伤集中到耗能元件上；所建立的环形阻尼器的力学性能指标计算公式，可以较为准确地预测节点的屈服力、初始刚度与屈服位移；有限元模型可以较好地模拟耗能节点的抗剪行为；通过分析给出了厚度为8 mm、收腰宽度为55 mm的试件为抗剪方向承载力及耗能能力两方面最佳的耗能连接。研究成果为正交胶合木结构在抗震区工程中的应用提供技术支撑。