【摘要】：膠合木是現(xiàn)代木結構中不能缺少的材料,它具有受力合理,截面及構件形狀自由,強度高,缺陷分散等優(yōu)點。但是由于木材截面尺寸受天然尺寸的限制,既不能像混凝土澆筑連接,也不能像鋼材焊接,所以設計出性能優(yōu)異,結構合理的連接件對膠合木梁進行接長,用以提高膠合木的利用率、推動膠合木在木結構建筑中的使用變得至關重要。本文以鋼夾板-螺栓連接膠合木梁為研究對象,通過試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結合的方法對鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的抗彎性能進行探討。主要研究內(nèi)容包含以下幾個方面。(1)對膠合木、Q345級鋼板及螺栓組成的鋼夾板-螺栓連接膠合木梁進行抗彎承載力試驗。通過13組39根梁的抗彎承載力試驗,研究了螺栓順紋間距、螺栓并錯列布置方式及拼接的兩根梁是否來源于同一根膠合木對鋼夾板-螺栓連接膠合木梁抗彎性能的影響。與純膠合木梁比較,鋼夾板-螺栓連接膠合木梁并列螺栓順紋間距為100mm時,極限承載能力可以提高4%,并列螺栓順紋間距為60mm、80mm時,極限承載能力不如普通膠合木梁。極限承載能力與螺栓順紋間距成正比,即隨著螺栓順紋間距的增大,鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的極限承載能力也會提高。并列螺栓順紋間距60mm、80mm、100mm的鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的極限變形相對于普通膠合木分別提高了40.4%、47.7%、49.8%。螺栓并錯列布置對鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的極限承載能力無較大影響。鋼夾板-螺栓連接膠合木梁前期剛度高于純膠合木梁,后期剛度不如純膠合木梁,前期剛度與順紋螺栓間距成正比。拼接的兩根梁是否來源于同一根膠合木梁對鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的抗彎性能影響較小。(2)用極限應變設計方法,并結合膠合木本構模型,提出鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的抗彎承載力計算公式。經(jīng)過抗彎承載力公式計算的結果與試驗結果對比可得:該方法吻合度較高。對螺栓群受彎承載力公式進行了推導,得到在符合規(guī)范要求前提下,使用強度等級較高或直徑較大的螺栓,增大摩擦面抗滑移系數(shù)μ可以提高螺栓抗彎承載力。(3)對木材銷槽承壓強度的兩種測試方法和兩種對應的銷槽承壓荷載判定方法進行了探討,分析了試驗及判定方法的優(yōu)缺點。列舉了各國木結構設計規(guī)范中的木材銷槽承壓強度理論計算公式,為后續(xù)進行公式推導提供參考依據(jù)。(4)利用ANSYS有限元軟件分析了普通膠合木梁、鋼夾板-螺栓連接膠合木梁的受彎性能,研究了螺栓順紋間距、螺栓布置方式對鋼夾板-螺栓連接膠合木梁受彎性能的影響,并與試驗結果進行對比。結果表明:無論是螺栓并列還是錯列布置方式,均是最下排螺孔處應力最大,螺栓錯列與并列布置對抗彎承載能力影響不大,抗彎承載能力與螺栓順紋間距成正比等規(guī)律均與試驗一致,充分驗證了本文鋼夾板-螺栓連接膠合木梁設計的合理性。(5)對歐洲規(guī)范EC 5給出了單個螺栓連接滑移模量的計算公式進行了驗證,發(fā)現(xiàn)螺栓連接節(jié)點的剛度計算值與試驗值之間存在較大差異,造成這種現(xiàn)象的可能原因有:公式本身計算的不準確,試驗中的螺栓孔孔隙,加載方式的影響,節(jié)點各個螺栓連接受荷不均勻等。
【圖文】：

一，類整個建筑歷史中有著十分重要的角色。但裂縫、斜紋、木節(jié)等缺陷會影響木結逡逑構強度，同時木材又有易燃、易腐、截面尺寸易受天然尺寸限制等缺點，這使得逡逑傳統(tǒng)木結構的發(fā)展停滯【ｈ。但是隨著科學技術的進步，使得木結構的品質(zhì)有了逡逑很大的進步，傳統(tǒng)木結構逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代木結構，并在現(xiàn)代建筑結構中占有了逡逑—定份額。同時其應用范圍已經(jīng)涉及住宅、橋梁等多個領域｜３－６〗。逡逑現(xiàn)代木結構由于具有環(huán)保、節(jié)能、美觀、成本低等優(yōu)點，在日本、北美、歐逡逑洲等地被廣泛應用，，有著較為完善的現(xiàn)代木結構體系。按照分類可以將現(xiàn)代木結逡逑構體系分為膠合木結構與輕型木結構。逡逑輕型木結構（如圖Ｕ所示）是指用石膏、木基結構板材或者規(guī)格材制成的逡逑屋蓋、木構架墻體和樓板等的單層或多層建筑結構，其適用地區(qū)通常為城市的低逡逑密度住宅開發(fā)區(qū)和不太發(fā)達地區(qū)的低成本住宅開發(fā)區(qū)。其主要特點為密度低，處逡逑理基礎的難度低，處理基礎的成本小。因此ｙ鋼結構和混凝土結構相比，輕型木逡逑結構以其較好的受力性能和低成本的優(yōu)勢得到了社會的廣泛使用。

圖１．３鋼夾板－螺栓連接膠合木梁逡逑ｆｉｇ．邋．邋１．３邋Ｇｌｕｅｄ邋Ｗｏｏｄ邋ｂｅａｍｓ邋ｗｉｔｈ邋ｓｔｅｅｌ邋ｓｐｌｉｎｔｓ邋ａｎｄ邋ｂｏｌｔｓ逡逑１．４本文研究意義與主要研究內(nèi)容逡逑１．４．１研究的意義逡逑鋼夾板－螺栓連接膠合木是現(xiàn)代木結構中主要采用的連接形式。但是在厚比、螺栓間距、螺栓排列方式等眾多因素的影響下，使得鋼夾板－螺栓連接膠木的力學性非常復雜Ｎ１。同時我國相關的螺栓連接理論較少，特別是國產(chǎn)木材栓連接的研究更是少。在設計過程中多參考歐美、日本等國的相關規(guī)定，易造對設計參數(shù)的選取錯誤，導致計算結果差異較大，因此本文對鋼夾板－螺栓連膠合木梁進行受彎性能研宄。將落葉松鋸材膠合加工成為指定等級的膠合木梁件，進行鋼夾板－螺栓連接膠合木梁受彎性能試驗研究，在研宄鋼夾板－螺栓連膠合木梁受彎性能的基礎上，找到合適的連接方式對膠合木梁進行接長，用以
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU366.3

【參考文獻】

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本文編號：2692579