木结构双自攻钉协同抗拔力试验研究

为了研究木结构中的自攻钉的抗拔性能,选用中国产普通圆钉、进口规格木材和普通木材,制作了6个木结构剪力墙中钉连接的试件,采用单调加载方式进行试验研究,结果表明普通圆钉连接强度主要取决于破坏模式;契入效应不足明显影响钉连接的强度;钉连接刚度离散性较大;故而通过进一步的试验研究,得出中国产自攻钉抗拔连接强度和刚度计算公式,将是十分必要的。     

轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析

为研究国产钉连接轻型木结构剪力墙的抗侧力性能,对7组14片不同尺寸规格和构造的剪力墙进行了标准推力试验,并利用ABAQUS建立了剪力墙的有限元模型,对其工作性能进行分析.结果表明:钉连接失效是导致剪力墙破坏的主要原因;剪力墙的承载力和刚度与墙体宽度成正比;开洞剪力墙的承载性能均比宽度与洞口两侧墙肢总宽度相等的剪力墙高;石膏板对剪力墙的承载性能有显著提高作用.由试验和有限元分析结果拟合得到了预测剪力墙的荷载-位移曲线、极限承载力和刚度的经验公式.     

轻型木桁架体系结构性能试验研究

为了解轻型木桁架的结构性能,完成了轻型木桁架规格材材性试验、胶合板材性试验、上弦与屋面板连接节点试验、单榀木桁架试验15榀及木桁架体系试验1组,得到了规格材材性统计特征、胶合板材性统计特征、上弦与屋面板连接节点连接特性曲线,单榀桁架的弹性刚度统计特征及轻型木桁架体系的整体共同工作性能.试验数据最终形成轻型木桁架结构性能数据库,用于后续的数值模拟程序标定工作和今后的相关研究工作参考.     

采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的抗弯性能

为提高钢-UHPC组合结构的延性,本文提出一种采用装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板。设计并完成了不同抗剪连接程度的组合板的抗弯性能试验,分析了组合板试件破坏形态、极限承载力、刚度、裂缝发展规律和板端滑移,并与采用焊接栓钉的钢-UHPC组合板进行了对比分析,讨论了组合板试件的可拆卸性,最后对其极限抗弯承载力和抗弯刚度进行了理论分析并推导了计算公式。结果表明：装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板破坏模式为纵向水平剪切黏结破坏;降低栓钉间距能提高组合板的协同变形能力,从而提高组合板结构的极限承载力、弹塑性阶段的刚度和裂缝控制能力;与采用焊接栓钉连接的钢-UHPC组合板对比,其在发生较大变形的情况下钢板和UHPC板仍然可较容易地拆卸分离;推导了装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板的极限承载力计算方法和抗弯刚度计算公式,提出了抗弯刚度计算时应对UHPC板高度进行折减,折减系数(β_U)在正常使用阶段建议为0.85,理论计算结果与试验结果吻合良好。本文研究成果可为采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的设计和应用提供理论依据。     

钢-UHPC组合结构新型剪力件的抗剪性能

为了解决钢-UHPC组合桥面板因UHPC层较薄导致剪力件高度受限、施工难度大、抗剪强度和刚度不足等问题,提出弧形钢筋、栓钉+弧形钢筋2种新型剪力连接方式. 考虑剪力件直径的影响,设计7组共14个推出试件,通过与栓钉剪力件对比分析,研究剪力件的抗剪性能及承载力. 结果表明：3种剪力件的破坏形态及破坏机理、荷载?滑移曲线变化规律区别明显. 弧形钢筋剪力件的延性和刚度均优于另外2种剪力件,且与直径呈线性关系. 基于线性回归分析,给出考虑栓钉周围楔形块对栓钉剪力件抗剪贡献的承载力计算公式、考虑弧形钢筋和其内部UHPC共同抗剪的承载力计算经验公式,计算结果与试验值较吻合.     

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。     

冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能有限元分析

为了研究薄钢板厚度、龙骨壁厚、波纹钢板类型和开洞等参数对冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能的影响,利用有限元软件ABAQUS对组合墙进行了数值模拟.结果表明:增加墙面板厚度和选用波纹钢板墙面板能够显著增加其抗剪承载力;骨架厚度对墙体抗剪承载力影响较小;随着波纹钢板波长和波幅的减小,墙体承载力和初始刚度增大,屈服位移减小;波纹钢板覆面板的开洞尺寸对剪力墙性能影响较大;宽高比为1∶4和1∶2时,横向波纹钢板覆面剪力墙承载力高于纵向波纹钢板覆面剪力墙.     

冷弯薄壁构件与组合板螺钉连接推出试验研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖中螺钉连接的受力性能和破坏模式,对4个冷弯薄壁构件与组合板采用自攻螺钉连接的推出试件进行了单调静载试验。通过推出试验研究了不同抗剪构造措施和不同楼板面材料对推出试件抗剪刚度、抗剪承载力及粘结性能的影响。试验结果表明:石膏基自流平砂浆推出试件在发生局部粘结破坏后,砂浆面板逐步退出工作,试件因压型钢板屈曲和螺钉倾斜而破坏;混凝土推出试件在发生局部粘结破坏后,螺钉连接未发生破坏,试件因混凝土面板脱落而破坏;在组合板中加入抗剪构造可提高试件的粘结性能和抗剪刚度,但会降低抗剪承载力。采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》(GB 50018-2002)计算推出试件中单颗螺钉的抗剪承载力较为合理。     

铝合金板件不锈钢螺栓连接的高温承载性能分析

完成10个高温下铝合金板件不锈钢螺栓双剪连接试验,考虑芯板尺寸、盖板尺寸和螺栓规格的影响,试验温度分别为20、200和300℃,研究抗剪连接的破坏模式、变形性能和极限承载力.试验结果表明:温度会影响抗剪连接的破坏模式.采用ABAQUS建立数值分析模型,得到的数值分析结果与试验结果吻合良好.进一步研究温度、芯板宽度、芯板厚度、螺栓直径和螺栓端距等参数对连接承载力的影响,拟合得出铝合金板件不锈钢螺栓抗剪的高温承载力计算公式,并将拟合公式与试验结果进行对比,验证公式的有效性.     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响.结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79％;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗...     

轻型木桁架体系系统效应分析

为了定量认识轻型木桁架体系性能优于单榀桁架性能这一现象,采用随机抽样模拟的方法对轻型木桁架体系的系统效应及其影响因素进行了分析.分析过程以轻型木桁架体系的三维有限单元模型为基础,在ANSYS PDS平台中对3种结构布置的桁架体系考虑不同的规格材及齿板节点性能统计特征后进行反复抽样,以应力比及整体变形为指标对系统效应系数进行定量计算,得出的应力比系统效应系数在1.05~1.27之间,变形系统效应系数在1.12~1.29之间.通过对影响系统效应的参数进行分析表明,轻型木桁架体系的系统效应主要受破坏模式、体系体量大小、边界支承条件和规格材弹性模量及强度相关性的影响,分析结论为编制轻型木桁架设计标准提供了参考.     

Experimental study on full scale light frame wood house under repeated lateral load

In order to obtain a deeper understanding of the behavior of the structure under high wind load,this paper conducted an experimental study on a full-scale L-shaped single story light frame wood house under the uniform lateral load simulated using a gasbag.The investigation involved the performance of light frame wood structure after it experienced the repeated cyclic lateral wind load as well as the performance of the structure under the ultimate lateral load.Then,the study verified that light frame wood structure can resist repeated cyclic wind loads without observable degradation in stiffness during the anticipated serve life,and recommended shear wall percent drift restriction for lateral wind load design of wood structure in serviceability limit states is 1/400 drift,and in ultimate limit states is 1/80 drift.The conclusions of this paper can be benefit for the engineering practice of the light frame wood structures in high wind load regions.     

Experimental Studies on Seismic Behavior of Exterior SRUHSC Joints

钢骨超高强混凝土边节点抗震性能试验研究

刘 伟,贾金青

（大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连,116024）

创新点说明：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出了钢骨超高强混凝土边节点轴压比限值下的最小配箍率。

研究目的：

主要解决钢骨超高强混凝土边节点抗震设计问题,提出这种新型结构体系的轴压比限值及最小配箍率。

研究方法：

开展了钢骨超高强混凝土边节点的低周往复试验研究,使用IMC数据采集系统采集数据,节点核心区采用LVDT测量剪切变形,并进行理论分析。

结果：

1)随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)当轴压比提高80%时,构件的延性系数下降57%。

3)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的初始刚度,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比导致初始刚度下降,且刚度急速退化。

4)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的承载力,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比承载力反而降低。

5)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

结论：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

关键词：边节点,钢骨超高强混凝土结构,钢骨,轴压比

     

现代木结构在汶川地震灾后重建中的应用及国产木剪力墙抗震性能研究（灾后重建专刊）

现代木结构具有低碳节能、施工快捷、抗震性能好的优点,汶川地震灾后重建中对现代木结构进行了推广应用.汶川地震灾后重建中,分别在向峨小学、绵阳及青川地区进行了试点,应用的结构形式包含了轻型木结构及框架式重型木结构,这些建筑造价适中,修建快速,体现了较好的适用性;为了解决灾后重建中木结构建筑国产化率低的问题,对国产轻型木结构剪力墙替代产品的抗震性能进行了试验研究,采用ASTM E-564静力单调加载制度对国产胶合板、国产OSB板各3种板厚的剪力墙进行了试验,得出国产木剪力墙的延性系数在4.0～7.1之间,抗剪强度、极限承载力等指标与进口板材剪力墙相当.介绍了现代木结构的在灾后重建中的使用经验及国产木剪力墙的抗震性能研究结果,对现代木结构在国内的应用有一定的借鉴作用.     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

Shear-resistant behavior of light composite shear wall

Shear test results for a composite wall panel in a light composite structure system are compared with test results for shear walls in Japan.The analysis results show that this kind of composite wall panel works very well,and can be regarded as a solid panel.The composite wall panel with a hidden frame is essential for bringing its effect on shear resistance into full play.Comprehensive analysis of the shear-resistant behavior of the composite wall panel suggests that the shear of the composite shear wall panel can be controlled by the cracking strength of the web shearing diagonal crack.     

左右梁高不同外加强环式钢框架节点力学性能

为了研究左右梁高不同的圆形钢管柱-H型钢梁外加强环式框架异形节点的力学性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了三维空间外加强环式钢框架异形节点有限元模型,并进行弹塑性有限元分析.对比分析了不同几何参数对外加强环式钢框架节点的承载能力及初期刚度的影响.结果表明:随着左右梁高度比的增加,节点域的承载力降低,初期刚度增加;增加柱壁厚度和梁翼缘厚度,导致节点域的承载力增加;随着轴压比的增加,节点域的承载力随之降低;柱壁厚度、梁翼缘板厚度以及轴压比对节点域的初期刚度影响较小.     

木楔加固对松动透榫节点抗震性能的影响

为研究木楔加固对带缝隙透榫节点在反复荷载作用下受力性能的影响,制作了包括完好节点、松动节点及木楔加固节点的3组足尺透榫节点模型。通过试验室足尺试验对比分析了3组节点的变形特征和破坏特点,研究了节点的弯矩-转角滞回曲线、刚度变化特性、耗能和应力状态等受力特点。结果表明:完好和松动节点的破坏形式为变截面出现延伸至榫头根部的木材顺纹撕裂破坏。木楔加固节点的破坏特征为木楔挤压破坏;木楔加固后,节点的滑移现象和捏拢效应减弱;松动节点抵抗外荷载的能力和耗能能力等特性均显著降低,木楔加固后节点的各项性能明显提高,其弯矩较松动节点的弯矩提高约30%。     

钢框架变形分析—考虑节点板域剪切变形影响

应用钢框架节点板域剪切变形的线性模型计算框架的水平位移，据节点板域和梁、柱的刚度矩阵理论分析和实验结果，编制了考虑节点板域剪切变形的框架分析程序，应用此程序计算了单跨３层钢框架结构，与文献９结果进行了对比分析。