胶合木梁柱螺栓-钢填板节点转动性能研究

通过4组22个胶合木梁柱螺栓-钢填板足尺节点试件的单调和低周反复加载试验以及有限元数值模拟研究梁柱螺栓-钢填板节点的转动性能。试验研究表明,胶合木梁柱螺栓-钢填板节点性能主要取决于螺栓和螺孔周边木材的承压能力;节点加载初期的螺孔间隙和加载后期木材横纹裂缝张开均会导致节点刚度显著下降;同等条件下,节点初始刚度和极限弯矩随螺栓直径的减小而减小,节点初始刚度随螺栓边距的增加而减小。对试件进行有限元分析结果表明,基于有限元分析软件建立的节点三维实体模型对于节点的初始刚度和极限弯矩有较好的模拟精度(误差20%以内)。此外,模型参数分析表明,在更大取值范围内(螺栓直径12~28 mm,螺栓边距30~70 mm),螺栓直径和边距对节点性能的影响与试验结果一致。     

#br#胶合木梁柱螺栓节点变异性分析

胶合木梁柱螺栓节点通常会受到木材材性和制造公差的影响,而表现出显著的变异性。为揭示节点变异性的关键影响因素并建立节点初始刚度和抗弯承载力预测模型,开展了节点变异性分析。采用已有试验结果验证确定性有限元模型的精度。考虑木材材性和螺孔间隙的随机分布规律,采用有限元方法计算胶合木梁柱螺栓连接节点初始刚度和抗弯承载力。根据统计方差分析结果确定节点初始刚度和抗弯承载力的关键影响因素。通过多项式回归拟合方法建立节点初始刚度和抗弯承载力的响应面方程。方差分析结果表明,销轴承压区顺纹和横纹方向弹性模量对于节点初始刚度的方差具有显著的影响,而螺孔间隙对于节点初始刚度也具有一定的影响;木材横纹抗拉强度和顺纹抗剪强度对于节点抗弯承载力的方差具有显著的影响,而螺孔间隙也会在一定程度上影响节点的抗弯承载力。针对随机生成的样本的计算结果表明,响应面方程能够准确预测节点的初始刚度和抗弯承载力。     

碳纤维增强胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力性能研究

胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力会出现脆性破坏的现象。为研究碳纤维(CFRP)增强对胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受力破坏模式、承载能力和变形能力的影响,考虑CFRP铺设位置和层数,开展销槽承压强度试验,再以螺栓边距、中距、数目、排列方式和CFRP增强方式为参数,开展节点的横纹受拉试验和有限元分析。结果表明：双面或四面粘贴2层或4层CFRP布,销槽承压强度最大可提高171%,离散系数最大可降低84%;CFRP增强节点的破坏模式由脆性破坏转变为延性破坏,极限载荷最大可提高181%,位移延性系数最大可提高625%;增强后螺栓横纹边距和中距可适当减小。基于试验结果及相关规范,给出CFRP增强横纹销槽承压强度和CFRP增强胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受拉承载力表达式,可为工程设计提供参考。     

层板胶合木梁柱钢填板-螺栓连接节点横纹受力性能试验研究

为研究层板胶合木梁柱钢填板-螺栓连接节点横纹受力性能,对6组20个足尺节点试件进行抗剪试验,获得了节点的受剪性能指标和特征曲线。结果表明：节点的破坏均表现为木材的横纹劈裂脆性破坏,且第一条贯穿裂缝基本出现在靠近加载侧的螺栓孔处;相比于加载边边距e2,非加载边边距e1对节点的力学性能影响更为显著,非加载边边距e1取30~70mm时节点的屈服荷载和弹性刚度的变化幅值分别达16.6%和60.8%。总体上,试验所得受剪承载力与理论公式计算的相差较大,但相对而言,由van der Put计算公式计算的受剪承载力与试验结果最为接近,且偏于保守。     

胶合木与胶合木螺栓连接力学性能试验研究

试验研究胶合木与胶合木单螺栓连接及群螺栓连接构件在顺纹受拉时的承载能力,分析其破坏模式和破坏机理,试验对象为3组9个单螺栓连接和4组20个群螺栓连接.研究表明:胶合木与胶合木单螺栓连接的力学性能与胶合木的厚度比有关,当侧材厚度比为4.375时,破坏形态Ⅲ型,延性最佳;胶合木与胶合木群螺栓连接的力学性能与螺栓列数及每列的...     

木材-钢填板螺栓连接节点结构性能试验研究

文章主要对木材—钢填板螺栓连接节点顺纹受拉时的承载力进行研究,针对5组不同螺栓连接类型的连接节点的承载力性能进行试验研究,并分析其破坏模式和破坏机理。螺栓连接节点的延性随着螺栓数量的增加逐渐降低。采用欧洲、加拿大、美国规范的有效螺栓节点数计算公式对螺栓节点进行理论计算,并对比各自的准确性。欧洲规范得到的理论值与试验值吻合度较好。     

胶合木梁柱削弱型钢填板-螺栓连接数值模拟及参数分析

设计了槽式削弱的新型钢填板-螺栓连接,建立多组有限元模型进行数值分析。将新型连接与普通连接在刚度、延性、承载力等方面进行对比分析。考虑开槽个数、开槽边距、开槽长度、削弱高度等因素对梁柱连接性能的影响,采用正交试验设计法确定不同因素组合的模型方案,并用有限元方法探讨各因素对梁柱连接性能的影响程度和影响规律。结果表明:槽式连接的应力与变形主要集中于钢填板,且屈服早于木材的横纹劈裂,连接失效时,钢填板已发生大面积屈服,有效避免了木梁的过早劈裂,并为梁柱连接提供较好的延性; 削弱高度和开槽个数的影响最为显著,增加削弱高度以及开槽个数,使得连接整体屈服更早,而延性增强; 开槽边距增大,连接的承载力提高,但延性减小; 开槽长度对于槽式连接的刚度影响作用有限,但对屈服弯矩和延性系数的影响比较明显。     

带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点转动性能试验研究

针对钢填板-螺栓胶合木梁-柱连接节点易发生木材横纹劈裂脆性破坏的问题,提出在钢填板上下端增设翼缘以降低木材横纹拉应力或约束木材横纹裂缝扩展,形成带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点形式。通过对其进行单调加载试验,获得了该连接节点的弯矩-转角关系曲线,对比分析了该类连接节点和采用不同加固技术的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。研究表明：带翼缘钢填板-螺栓连接节点具有良好的变形能力,其相对受弯承载力较普通钢填板-螺栓连接节点提高最多可达129%,且高于采用自攻螺钉、碳纤维布和交叉胶合木等技术加固的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。     

螺栓连接胶合木梁柱节点耐火极限的试验研究

通过5根螺栓连接胶合木梁柱节点耐火极限试验,研究螺栓连接胶合木梁柱节点的升温规律和耐火极限,结果表明:常温下螺栓钢填板连接节点的承载力比U形连接件连接节点高,各测点温度随着受火时间的增加而升高且停火后温度下降较慢;测点离木截面表面距离越近,温度越高;距木截面表面距离相同处,螺栓位置温度比节点区域外梁柱截面处温度高;相同类型的胶合木节点,随荷载比增加耐火极限减小;相同荷载比时,U形连接件连接节点耐火极限比螺栓钢填板连接节点稍高。     

木材-钢填板螺栓连接的承载能力试验研究

文章主要研究木材-钢填板螺栓连接在顺木纹受拉时的承载能力。通过试验研究,对4组不同木材厚度共20个螺栓连接试件的结构性能进行了对比,同时深入研究了其不同破坏模式和破坏机理。木材-钢填板螺栓连接的破坏模式、承载力大小及其延性性能均与连接中侧材厚度的相对大小有关。木材-钢填板螺栓连接在现代木结构中具有广泛的应用前景,本文研究成果可为我国现代木结构的加工、设计和应用提供参考。     

外包钢板和内贴重组竹增强胶合木梁柱节点的试验研究

针对胶合木梁柱钢填板螺栓节点转动时螺栓孔壁处木材易劈裂的问题,研究了外包钢板和内贴重组竹板增强节点的力学性能。进行了对比节点试件、内贴重组竹板增强节点试件以及两种外包钢板增强节点试件的低周反复加载试验,研究了4种节点试件的破坏模式、承载力、变形能力、耗能能力和刚度退化性能。结果表明,外包钢板和内贴重组竹板增强能够有效提升节点的承载力和变形能力;外包钢板增强节点的耗能能力得到显著提升,尤以钢板对梁侧亦有约束的S2组试件节点更为显著,在主循环位移幅值分别为1.0Δ,1.5Δ和2.0Δ时,外包钢板增强S2组试件的耗能量较对比U组试件分别提高220%,349%,176%;几种增强方案均能提升节点的早期抗侧刚度,而内贴重组竹板增强能够在大变形阶段有效改善节点刚度的退化。     

现浇混凝土空心板的抗弯刚度分析

在现浇混凝土空心板现有抗弯刚度计算方法的基础上,借助大型有限元程序ANSYS,对空心板两个方向抗弯刚度折减系数进行了理论分析,结果表明,d/h和tw/d是主要影响因素,且d/h影响显著,tw/d次之。平行于管轴方向的抗弯刚度大于垂直于管轴方向的抗弯刚度;应用数理统计软件SPSS对数据进行非线性回归,给出了空心板抗弯刚度折减系数的近似计算公式和空心板两个方向的抗弯刚度的计算方法。最后,ANSYS通用有限元程序对算例的计算结果的验证表明,给出的抗弯刚度计算方法的误差均在2%左右,比传统的抗弯刚度计算方法精确得多。     

新型胶合竹梁柱节点抗侧性能试验研究

进行了钢填板螺栓连接和新型外包钢板螺栓连接胶合竹梁柱节点的单调加载试验,通过节点的弹塑性刚度、屈服荷载、极限荷载和延性系数,分析了两种胶合竹梁柱节点的抗侧性能。试验结果表明,钢填板螺栓节点存在初始滑移,初始刚度较小,一旦出现螺栓截面的劈裂裂缝,承载力立即下降。外包钢板螺栓节点的外包钢板对节点起到较好的约束作用,出现劈裂裂缝后承载力还有上升空间。由此可见,采用外包钢板螺栓连接是增强胶合竹梁柱节点抗侧性能的有效措施。     

木梁柱螺栓钢填板节点转动性能理论计算方法

文章首先通过单调加载试验研究胶合木梁柱螺栓钢填板节点在弯剪复合作用下的转动性能,随后基于Johanson屈服模型提出胶合木梁柱钢填板螺栓节点在弯剪复合作用下的极限承载力和节点刚度的计算方法;同时提出节点弯矩转角曲线的理论预测模型.理论计算与试验结果相比具有较高的准确性.最后,基于节点承载力的理论计算方法分析节点抗剪承载...     

旋切板胶合木的受力性能研究综述

旋切板胶合木(LVL)是由单板沿一定纹理方向层积组坯、热压胶合而成的工程木产品,具有原材料利用率高、材质均匀、强度高、尺寸稳定性好等优点.LVL作为结构用木质复合材料,目前在我国的相关研究和应用有限,基础理论与试验数据相对缺乏.论文从LVL材料、构件、连接等方面,综述了近年来国内外在LVL方面的研究状况及取得的一系列成...     

基于Abaqus的木结构螺栓节点刚度有限元分析

为分析木结构中对螺栓节点刚度的主要影响因素,首先基于Abaqus软件针对试验节点建立有限元模型,考虑木材的材料非线性、装配体间接触对、边界约束条件设置等关键问题,对比发现有限元分析方法是可行的。在此基础上,扩充模型参数,进一步分析螺栓直径与侧材厚度比值、螺孔与孔壁间隙、节点安装偏差以及螺栓的预紧力对木结构螺栓节点刚度的影响,研究成果可为螺栓节点应用于木结构中提供技术参考。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗弯承载力研究

采用理论分析、数值模拟分析方法,针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点的构造参数变化对节点抗弯承载力影响开展研究,分别考虑节点外环板厚度、外环板宽度、外环板圆弧半径、外环板长度等参数对节点抗弯承载力的影响。研究结果表明:有限元数值计算结果与试验、理论分析结果较一致;外环板厚度对节点承载力有明显影响,随外环板厚度增加,节点抗弯承载力提高,延性有所降低,建议外环板厚度取值不宜小于梁翼缘厚度,但不应超过梁翼缘厚度2 mm;增加外环板宽度,对柱节点域有一定加强作用,将外环板宽度限定在合理范围有利于提高节点抗弯承载力;外环板长度对节点抗弯承载力影响不明显,建议外环板长度可满足高强螺栓孔距构造要求下限;圆弧半径对节点应力传递有较大影响,建议外环板圆弧半径与外环板宽度比值为4倍左右。     

平面K形管板节点抗弯刚度研究

对平面K形管板节点的抗弯刚度进行了有限元分析研究。利用参数分析法,重点考察了主管直径D、支主管夹角θ、主管径厚比γ、支主管直径比β、节点板厚与主管壁厚比τp、支主管壁厚比τw、支管插入板的长度与支管直径比ν等几何参数,以及主管与支管的轴向应力对节点抗弯刚度的影响。研究表明:主管与支管的相对几何关系以及轴向应力对平面K形管板节点抗弯刚度均产生影响。在大量有限元算例的基础上,采用回归分析得出了K形管板节点的抗弯刚度计算公式。     

带填板的端板连接梁拼接节点抗弯性能有限元分析

目前装配式钢梁连接常采用高强螺栓端板连接形式,构件在工厂制作完成,加工精度高;构件运抵施工现场采用高强螺栓完成拼接,安装快捷方便;但在连接端板之间经常存在对接缝隙,工程中常采用填板弥补空隙。但目前相关规范中对于填板的厚度并无规定。为研究填板对于端板连接梁梁拼接节点抗弯刚度及抗弯承载力的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了含有填板的端板连接节点实体单元模型,设置了结构各组件间复杂的接触关系,考虑了端板厚度及填板厚度的影响,研究了螺栓杆的拉力传递、中和轴位置的变化、填板的受力情况及端板受拉区的极限受力状态等工作机理。分析结果表明：当钢梁为H400×200×8×13,端板为-400×200×t_p1(t_p1=12～24 mm)时,随着填板厚度的增加,节点的初始抗弯刚度减小,当填板厚度在15 mm以内时,对节点抗弯承载力无明显影响。     

太原植物园大跨胶合木网壳销轴-钢插板支座节点受力性能试验研究

基于太原植物园大跨度胶合木网壳结构工程案例,针对支座处用于连接胶合木杆件与基础的销轴-钢插板节点,进行了两个单调加载及一个往复加载的抗弯试验,得到了节点的荷载-位移曲线及滞回曲线,给出了节点的转动刚度及承载力,并给出了节点的典型破坏模式.试验结果表明:节点抗弯承载力相当于胶合木构件抗弯承载力的24.4％,具有半刚性特征...