【摘要】：傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)作為一種環(huán)保、可再生和可循環(huán)利用的自然資源,自古以來就廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中�，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)這種新型綠色建筑材料,它不但克服了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)跨徑較小的天然缺陷,而且具有強重比高、抗震性好、保溫隔熱、綠色環(huán)保、和諧美觀以及適宜于快速裝配化施工等諸多優(yōu)點,而不斷向大跨、高層結(jié)構(gòu)發(fā)展。為推廣國產(chǎn)東北落葉松膠合木在大跨橋梁和高層建筑等現(xiàn)代工程領(lǐng)域的應(yīng)用,急需解決現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的接長連接問題。為實現(xiàn)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)構(gòu)件長度的跨越,本文以國產(chǎn)東北落葉松膠合木-鋼夾板螺栓連接件為研究對象,采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對膠合木-鋼夾板螺栓連接的抗剪性能進行探討。主要研究工作包含以下幾個方面。(1)針對木結(jié)構(gòu)中膠合木-鋼夾板螺栓連接的構(gòu)造特點,考慮膠合木厚度與螺栓直徑之比(厚徑比)、螺栓間距及螺栓并列、錯列布置3個因素的影響,設(shè)計了 3類17組,共51個推出試件,并采用推出試驗方法對膠合木-鋼夾板螺栓連接件進行了縱向荷載作用下的抗剪性能試驗。探討了膠合木-鋼夾板螺栓連接剪切破壞模式、破壞機理及其抗剪性能的影響因素。(2)膠合木-鋼夾板螺栓連接件抗剪性能試驗結(jié)果表明:在膠合木-鋼夾板單螺栓連接中,隨厚徑比增大,螺栓連接的破壞模式逐漸由“螺栓剛直”向“單鉸”再向“雙鉸”轉(zhuǎn)化,最佳厚徑比為7.5。在多螺栓連接中,螺栓從上至下的彎曲程度呈遞減規(guī)律,且部分膠合木出現(xiàn)銷槽承壓破壞。螺栓布置間距越大,連接件的抗剪承載力也越大,而初始剛度卻越小。隨著螺栓布置列數(shù)的增加,連接件的膠合木由沿中間單列螺栓劈裂破壞向兩邊列螺栓劈裂破壞轉(zhuǎn)變,兩列布置構(gòu)件的延性最佳。在螺栓數(shù)目相同時,螺栓錯列布置的抗剪承載力比并列布置的高,但并列布置的延性性能優(yōu)于錯列布置,而且試驗連接中件中螺栓和墊片的應(yīng)力分布規(guī)律性很好。(3)以Johansen“屈服理論”與銷槽承壓理想彈塑性模型為基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)有木結(jié)構(gòu)研究與規(guī)范,針對膠合木-鋼夾板螺栓連接的單剪和雙剪螺栓連接結(jié)構(gòu)破壞模式,對單螺栓連接的承載力進行計算,推導(dǎo)出膠合木-鋼夾板螺栓連接的抗剪承載能力計算公式。并與中國、美國、歐洲、加拿大等各國木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范螺栓連接的抗剪承載能力計算公式的計算結(jié)果進行對比分析,找出各國規(guī)范計算公式的偏差以及產(chǎn)生偏差的原因,為膠合木-鋼夾板螺栓連接抗剪承載力的計算應(yīng)怎么考慮各分項系數(shù)影響提供了思路和參考。(4)為驗證試驗結(jié)果的合理性,采用有限元數(shù)值模擬的方法對膠合木-鋼夾板螺栓連接的抗剪承載能力進行仿真分析。結(jié)果表明:不但膠合木-鋼夾板螺栓連接件抗剪承載力的有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好,精度較高,而且各螺栓和墊片在極限狀態(tài)的應(yīng)力和變形計算結(jié)果和試驗結(jié)果也基本一致。同時,是否設(shè)置螺栓墊片對連接件抗剪承載能力的影響較小,從而在膠合木-鋼夾板螺栓連接抗剪承載力的計算時可以不考慮螺栓墊片的有利作用,但在膠合木-鋼夾板螺栓連接的設(shè)計中還得必須作為構(gòu)造要求設(shè)置螺栓墊片。(5)由并、錯列構(gòu)件有限元計算結(jié)果表明:無論并列還是錯列方式,均是最上排螺栓孔應(yīng)力和變形最大,隨著螺栓位置遠離直接受荷載端則螺栓孔應(yīng)力也將依次減小,螺栓錯列布置的抗剪承載力比并列布置的高,但并列布置的延性性能優(yōu)于錯列布置等規(guī)律均與試驗一致。無論是單螺栓連接件還是多螺栓連接件的有限元計算結(jié)果均充分驗證了本文推出試驗的合理性,同時也驗證了有限元計算結(jié)果的可靠性。(6)針對現(xiàn)有木結(jié)構(gòu)銷栓連接三維有限元模型的計算效率低、收斂性差等問題,提出一種有限元宏觀建模方法。并采用該方法對膠合木-鋼夾板連接件進行數(shù)值計算,結(jié)果表明該有限元宏觀建模方法在保證計算精度的前提下,大大降低了建模計算成本,提高了計算效率,為膠合木-鋼夾板螺栓連接的理論計算提供有用參考。(7)為拓展有限元宏觀模型的應(yīng)用范圍,利用宏觀模型對木-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的螺栓連接進行計算分析,得出該有限元宏觀模型同樣既保證了一定的計算精度也大大提高了計算效率。實現(xiàn)了木結(jié)構(gòu)螺栓連接節(jié)點性能的簡化有限元計算,為螺栓連接結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算帶來便利,同時為木結(jié)構(gòu)連接中的多螺栓和群螺栓連接的計算分析提供了新思路和新方法。
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9
【圖文】：

而設(shè)計工作可將主要精力放在提高總體布置和裝修大樣的質(zhì)量上。但是這逡逑樣使得單體建筑無法有更多的的變化。中國古代建筑雖然有完善的、十分成熟的體系逡逑（如圖１．２、圖１．３），但在技術(shù)發(fā)展和建筑類型上依然表現(xiàn)出因為長期處于封建制逡逑度所導(dǎo)致落后狀態(tài)及停滯狀態(tài)［３］。逡逑圖１．２北京故宮太和殿逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔａｉｈｅ邋Ｄｉａｎ，邋ｔｈｅ邋Ｉｍｐｅｒｉａｌ邋Ｐａｌａｃｅ，邋Ｂｅｉｊｉｎｇ逡逑到１６？１８世紀(jì)末，隨著外國傳教士在中國大陸建立教堂，西方的技藝開始傳進逡逑大陸，但數(shù)量非常少，并未對我國木結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生巨大的影響。真正的中國近代建筑逡逑發(fā)展是隨著外國的入侵活動，被動的輸入大量的西方建筑類型和技藝開始的。對比國逡逑外新的結(jié)構(gòu)形式，我國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的用料比較多，并且跨度依照木材的大小來設(shè)定，逡逑因此木結(jié)構(gòu)形式對于近代社會的發(fā)展顯得捉襟見肘。因此，在大城市的發(fā)展過程中，逡逑中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)逐漸開始被磚墻承載木桁架體系、鋼筋混凝土體系、鋼結(jié)構(gòu)體系等新逡逑時代的體系所替代。逡逑２逡逑

技術(shù)簡單、取材方便等優(yōu)點，因而被得到了廣泛的流傳ｍ。２０世紀(jì)初全國各地的辦公逡逑樓、工廠、住宅、學(xué)校，大部分都是采用這種結(jié)構(gòu)形式，如上海匯中飯店，可達６逡逑層，就是米用磚木體系建造（如圖１．４）。逡逑ｉＳｉｙ逡逑＿｜邋＿逡逑圖１．４上海匯中飯店逡逑Ｆｉｇ邋１．４邋Ｓｈａｎｇｈａｉ邋Ｈｕｉ邋Ｚｈｏｎｇ邋Ｈｏｔｅｌ逡逑３逡逑

逡逑圖１．３明長陵棱恩殿逡逑Ｆｉｇｌ．３邋Ｔｈｅ邋ｈａｌｌ邋ｏｆ邋Ｍｉｎｇ邋Ｃｈａｎｇｌｉｎｇ逡逑在１９世紀(jì)中期之后，磚木結(jié)構(gòu)在我國有了很大發(fā)展。主要特點是里面采用木柱逡逑承重、兩坡頂木屋架，外面采用使用磚石做的承重墻，并使用比較多的拱券。此結(jié)構(gòu)逡逑相比傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)體系具有足夠的優(yōu)越性，但仍然使用的是傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑材料，砌逡逑筑磚石墻，木屋架的制作同樣是采用傳統(tǒng)的技藝。但是由于其具有結(jié)構(gòu)具有合理性、逡逑技術(shù)簡單、取材方便等優(yōu)點，因而被得到了廣泛的流傳ｍ。２０世紀(jì)初全國各地的辦公逡逑樓、工廠、住宅、學(xué)校，大部分都是采用這種結(jié)構(gòu)形式，如上海匯中飯店，可達６逡逑層，就是米用磚木體系建造（如圖１．４）。逡逑ｉＳｉｙ逡逑＿｜邋＿逡逑圖１．４上海匯中飯店逡逑Ｆｉｇ

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 董福東;;鋼-膠合木組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用前景[J];安徽建筑;2019年10期

2 ;世界最高木制建筑建成[J];江西建材;2019年03期

3 楊會峰;朱文祥;郝建東;徐偉;;體外預(yù)應(yīng)力膠合木梁抗彎性能試驗研究[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年05期

4 張婷婷;孫巧;孫雪敏;史佳文;丁智鵬;衛(wèi)佩行;王建和;;正交膠合木的研究現(xiàn)狀及國產(chǎn)化展望[J];林業(yè)機械與木工設(shè)備;2017年01期

5 郭楠;陳慧慧;趙婷婷;;可調(diào)控配筋膠合木梁蠕變模型研究綜述[J];山西建筑;2017年09期

6 郭楠;張平陽;左宏亮;;預(yù)應(yīng)力膠合木梁受彎性能的有限元分析[J];山西建筑;2017年08期

7 周巍宇;;落葉松膠合木銷槽承壓強度影響因素研究[J];中外建筑;2017年06期

8 左宏亮;邱一桐;;錨固裝置對配筋膠合木梁受彎性能影響[J];山西建筑;2017年13期

9 左宏亮;付丁虬;邱一桐;郭楠;;配筋形式對配筋膠合木梁受彎性能影響試驗[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年04期

10 曾昭日;;增強膠合木直梁的受彎性能研究綜述[J];廣東建材;2017年08期

相關(guān)會議論文 前5條

1 何朝紅;李建軍;周臻徽;陳旭霞;;基于ANSYS的膠合木螺栓連接結(jié)構(gòu)承載力分析[A];《工業(yè)建筑》2016年增刊Ⅱ[C];2016年

2 曹磊;陳伯望;;膠合木梁抗剪性能研究綜述[A];第26屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2017年

3 周波;崔佳;周淑容;李志富;;膠合木軸心受壓柱穩(wěn)定承載力數(shù)值分析[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（十）——中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會第14屆(ISSF-2014)學(xué)術(shù)交流會暨教學(xué)研討會論文集[C];2014年

4 華毓坤;;國外結(jié)構(gòu)人造板研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A];中國木材工業(yè)可持續(xù)發(fā)展高層論壇論文集[C];2004年

5 吉英年;周峰;;木結(jié)構(gòu)在大跨度建筑中的應(yīng)用[A];第六屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 華東師范大學(xué)世博研究院 林拓　虞陽 沙莎;科技創(chuàng)新使生活更快樂更美麗[N];深圳特區(qū)報;2010年

2 本報記者 林培;可持續(xù)建筑的天作之選[N];中國建設(shè)報;2011年

3 常云　楊君;挪威大自然的賦予[N];國際商報;2009年

4 東南大學(xué)建筑學(xué)院 夏峻嵩;“以小見大”的微建筑探索[N];中華建筑報;2013年

5 賈瑞霞 中國社會科學(xué)院歐洲研究所;走馬世博 展望中國[N];中國社會科學(xué)報;2010年

6 本報記者 周峰;感悟大自然的賦予[N];解放軍報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 陳愛軍;東北落葉松膠合木-鋼夾板螺栓連接抗剪性能研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

2 王智豐;大跨膠合木拱橋人致振動分析及其優(yōu)化控制[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2018年

3 楊昕卉;鋼板增強膠合木梁受彎性能及設(shè)計方法研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

4 曹磊;落葉松膠合木梁力學(xué)性能研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2017年

5 邱立鵬;濕度變化和荷載作用下膠合木曲梁的工作性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 周華樟;旋切板膠合木的蠕變及其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

7 凌志彬;膠合木植筋節(jié)點粘結(jié)錨固與抗震性能研究[D];東南大學(xué);2015年

8 龔迎春;國產(chǎn)日本落葉松正交膠合木制備工藝及力學(xué)性能評價[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2017年

9 郭瑩潔;興安落葉松成熟材及其結(jié)構(gòu)指接膠合木力學(xué)性質(zhì)預(yù)測模型[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹勇;大型正交膠合木壓機設(shè)計與優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 張競崢;膠合木梁變幅疲勞性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

3 楊濤;膠合木廊橋整體結(jié)構(gòu)與T梁受力性能研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

4 牛東;鋼夾板-螺栓連接膠合木梁抗彎性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

5 劉陳誠;小跨高比膠合木梁受彎性能及增強試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

6 李楊;膠合木聲發(fā)射信號及其傳播特性研究[D];西南林業(yè)大學(xué);2018年

7 蔡郭圣;內(nèi)嵌BFRP筋增強膠合木梁受彎性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2018年

8 曾昭日;一種層疊梁單元的鋼/FRP板增強膠合木梁受彎性能分析研究[D];廣州大學(xué);2018年

9 黃瑞;膠合木網(wǎng)殼鋼鉛組合耗能節(jié)點性能研究[D];廣州大學(xué);2018年

10 李艷敏;正交膠合木裝配式多層木結(jié)構(gòu)體系研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

本文編號：2775072