胶合木框架梁柱节点受力性能研究

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在可持续发展大背景以及建筑结构装配化施工的大背景下,木材作为一种可循环再生的绿色建材,木结构的应用越来越广。目前,钢填板螺栓连接由于其施工方便、受力简单而被广泛应用。钢填板螺栓连接主要利用木材的横纹进行受力,而木材的横纹强度较低,其破坏模式主要为木材的横纹劈裂破坏。然而,木结构建筑已逐渐由原来低层建筑向现在的中高层建筑发展,对梁柱节点提出了更高的要求。为此,针对梁柱节点新型连接方式的研究显得尤为必要。针对钢填板螺栓连接横纹强度低、横纹易开裂的特点,本文提出利用木材顺纹受力的方钢管连接节点和带翼缘的钢填板螺栓连接节点两种新型梁柱连接方式。为了研究木结构梁柱新型节点连接形式的受力性能,首先采用有限元软件ABAQUS对已有试验研究进行模拟分析以验证模型的可行性。基于验证的有限元模型,进一步对采用方钢管和带翼缘钢填板连接方式的边节点与中节点进行设计参数分析,其中方钢管连接方式考虑端板厚度、连接件长度、螺栓布置方式和加劲设置等建立了16个模型,而带翼缘钢填板连接方式考虑加劲设置建立了4个模型。随后对所有模型进行了拟静力模拟分析,重点研究节点连接滞回性能、承载力、刚度与耗能能力。研究结果显示:(1)方钢管连接节点充分利用了胶合木顺纹的力学性能,节点的强度和刚度有显著提升,但节点的耗能能力较差;(2)端板厚度和连接件长度对节点性能有显著影响,节点的刚度和承载力随端板厚度和连接件长度的增加有增加趋势;(3)螺栓连接方式对方钢管连接节点的力学性能影响较小;(4)对连接件采用加劲肋进行加劲,可以使节点的受力进程加快,显著提高节点的刚度和承载力;(5)在钢填板连接件上增加翼缘能够减小胶合木横纹拉应力,抑制胶合木横纹开裂,带翼缘钢填板连接节点具有有较好的延性以及耗能性能。
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