轻型木结构住宅节点构造研究

轻型木结构住宅节点构造研究作者：熊俊，石永久，王元清，陈宏作者单位：熊俊,石永久,王元清(清华大学土木工程系,北京,100084)，陈宏(清华大学建筑设计研究院,北京,100084)相似文献(9条)1.学位论文胡国玺不规则木结构剪力墙抗侧性能研究2007北美式轻型木结构由于具有能较好地利用木材、节能效果好、抗震性能优越、环境友善等优点，在美国、加拿大、新西兰、日本等国家的低、多层建筑中得到了广泛的应用。目前，在我国北京、上海、大连、杭州、苏州等城市已建起了数千栋的轻型木结构建筑，我国《木结构设计规范》GB50005-2003增加了“轻型木结构”方面的内容(主要只是强度设计方面的内容)，为轻型木结构房屋在中国的推广应用和发展创造了必要的条件。为了限制地震与风对建筑物造成的损坏，估算建筑物的侧向变形与刚度已成为建筑结构设计的重要内容。在轻型木结构建筑中，木结构剪力墙是抵抗风、地震等侧向作用的主要构件，尽管有些国家的建筑规范中已给出了计算木结构剪力墙侧向变形的方法，但这些方法并不适合于工程上应用较多的不规则木结构剪力墙(无抗倾覆锚固件、两侧钉接覆面板、无横撑)。本文主要工作是针对以上不规则木结构剪力墙侧向变形计算方法进行了探讨，基于力学模型推导了不规则木结构剪力墙侧向变形计算公式，并利用ANSYS软件对不同形式木结构剪力墙的抗侧性能进行了有限元分析，希望能为轻型木结构剪力墙的设计和应用提供借鉴。本文主要内容如下：第一章介绍了木结构剪力墙的基本知识以及目前国内外对木结构剪力墙的研究成果。第二章介绍了木结构剪力墙试验中的加载方案以及抗侧性能参数的定义方法，并针对不同形式木剪力墙抗侧性能进行了对比分析。第三章在钉节点试验结果的基础上对目前国外不同木结构规范的钉节点荷载一变形计算公式进行了对比，采用非线性回归方法给出了钉节点荷载一变形建议公式，并给出了钉节点荷载一变形关系水平为95﹪的近似推断带。第四章是本论文的核心部分，在理论分析的基础上将《统一建筑规范》(UniformBuildingCode)所采用的木结构剪力墙四项变形公式进行了扩展，分别给出能进行无抗倾覆锚固件、墙体两侧钉接覆面板以及无横撑的木结构剪力墙侧向变形计算的公式，公式预测值与加拿大国家林产工业技术研究院(ForintekCanadaCorp．)所进行的木结构剪力墙试验的结果吻合较好。第五章详细介绍了采用大型有限元分析软件ANSYS对木结构剪力墙的模拟计算过程。最后，第六章是对全文工作的总结和展望。2.期刊论文王焕杰.陆洲导.张盛东.王晓光.WANGHuanjie.LUZhoudao.ZHANGShengdong.WANGXiaoguang木结构剪力墙钉节点变形研究-结构工程师2007,23(6)对已有木结构剪力墙钉节点变形公式与实验数据进行比较,分析影响钉节点变形性能的主要因素,进而通过对大量实验数据的拟和,提出另一种钉节点变形公式以求更符合试验结果.将提出的公式代入到剪力墙整体变形公式中与实验结果相比较,二者吻合情况较好,说明提出的钉节点变形公式具有较好的实用价值.3.学位论文孙永良轻型木结构齿板连接节点承载能力研究2007木材作为一种天然的建筑材料在中国广泛应用于古塔、宫殿建筑、寺庙以及民居等。近几年来，随着国外木制品生产厂商及木结构设计单位的相继进驻国内，轻型木结构建筑正在被越来越多的认识和接受。轻型木桁架是一种典型的屋面结构体系，而其中齿板连接节点就是桁架中的典型节点，该节点的各项承载力直接决定着整个木桁架的承载力。本文简要介绍了木结构中的连接节点形式，包括中国传统木建筑中的榫卯连接节点和斗拱的处理方法以及现代木结构中的各种连接节点。着重介绍了齿板连接节点的形式、构造要求以及构件材料的主要性能，之后依照规范中从国外引进的试验方法对两种类型齿板连接节点进行了尝试性的试验，对试验数据进行了分析，得出了各项节点承载力设计值。同时还得到了加拿大方面的有关这两种齿板的承载力设计值，经过可靠度转换后将加拿大承载力设计值转换到中国规范的设计值，之后对试验值和转换值进行了比较，分析了影响试验过程的一些主要因素。4.学位论文王建娥轻型木结构中齿板连接木桁架的研究2005在轻型木结构住宅中，楼板和屋顶体系多采用轻型框架木桁架体系，在此体系中桁架节点处常用齿板连接，齿板连接木桁架节点可以提前预制并可以成批制作，这不但节约了劳动力，缩短了施工周期，而且效率高、节点性能稳定可靠，制作简单，齿板连接木桁架在我国推广轻型木结构住宅中是一项值得我们研究的技术。　　主要介绍了齿板连接轻型框架木桁架的材料、制作、设计、储存、安装和支撑，并在齿板承载力试验的基础上对影响齿板承载力的一些因素进行了分析，为齿板连接轻型框架木桁架的设计验算方法以及此类木桁架的制作、连接以及安装提供一些参考依据。　　在试验中主要测试了齿板的四个力学性能：板齿极限承载力、齿板的极限受拉承载力、齿板的极限受剪承载力以及板齿的抗滑移承载力。影响板齿承载力的因素有荷载与木纹的夹角，荷载与板轴的夹角、荷载作用时间、木材含水率、木材是否经过阻燃处理、端距和边距、安装方法等，荷载与木纹的夹角对板齿承载力影响较大，而荷载与板轴的夹角对板齿承载力的影响不是很大，另外在选择阻燃处理时应选择对齿板没有腐蚀性的处理方法；影响齿板极限受拉承载力的主要因素有荷载与板轴的夹角以及齿板的外伸长度以及在外伸长度处是否有填块，如齿板在连接节点时有外伸长度，当没有放置填块的外伸齿板处抗拉承载力仅仅是其本身抗拉承载力的23％，影响齿板极限受剪承载力的主要因素有荷载与板轴的夹角、齿板质量和齿板形状，在这次试验中，荷载与板轴交角为60°和120°时，齿板极限受剪承载力可降低55.5％，而且在一些情况中齿板剪力线附近会产生板齿屈服破坏；本文提出净面积和毛面积在计算齿板承载力时换算系数为0.8。5.学位论文李翰伯不对称开门洞轻型木结构房屋抗震试验研究2007轻型木结构房屋在北美地区已经得到了广泛的推广和应用，但是以往的研究大都基于钉节点破坏试验和构件的破坏试验。而基于整体模型的分析尚不成熟。为此本文基于在北美地区广泛使用的轻型木结构房屋的模拟振动台试验，对模型不同开洞状态下的地震反应做了综合分析。本次的试验对象为二层足尺结构模型，模型平面尺寸为6m×6m，在模型每层的东侧和西侧分别开两个1.2m×1.2m(宽度×高度)的窗口，模型一层的南侧中部开一门洞，尺寸1.2m×2.1m(宽度×高度)，而模型一层北侧的墙板开洞高度保持2.1m不变，开洞宽度不断增大，并根据模型开洞宽度大小和激振方向的不同把模型分为五个阶段。分别在不同阶段施加0.1g、0.2g、0.4g水准的三种典型的地震波。在每个水准和试验阶段结束前后进行白噪声扫频。本文通过数据处理和Matlab编程，对比分析了不同模型状态和不同模拟地震水准下模型的加速度反应、层间相对位移变化和OSB面板的错动反应以及底部螺栓力变化规律。重点处理了模型在不对称状态下的各个白噪声数据，在保证数据不失真的条件下，通过尝试不同类型的窗函数和曲线拟和算法，得到各个通道相对台面的传递函数，以及同一高度处不同加速度测点的时程加运算和减运算之后相对于台面的传递函数，比较不同地震水准和不同模型状态下各个通道的传递函数曲线，识别两个方向上的一阶、二阶平动频率和扭转频率；绘制不同模型状态下的一阶、二阶平动振型和模型不对称状态的扭转振型，并总结频率变化趋势和模型开洞率的关系。进一步研究开洞率变化对模型扭转频率、一阶二阶平动频率的影响，定量分析在不同开洞率下模型的损伤程度及开始进入延性的界限。综合分析在模型开洞率变化过程中钉节点破坏、底部螺栓力、相对小位移、相对大位移、加速度放大系数等变化机制。提出了不对称开门洞木结构房屋临界开洞率的界限值，为轻型木结构房屋设计提供了试验依据。结合木结构的破坏机理，对将来的木结构模型分析做了展望。6.学位论文冯志荣大开孔木框架剪力墙受力性能研究2007北美式轻型木结构由于具有能较好地利用木材、节能效果好、抗震性能优越等优点，在北美及其他多地震地区得到了广泛应用，木框架剪力墙是轻型木结构中最重要的竖向抗侧力构件。轻型木结构房屋在我国尚处于发展阶段，木框架剪力墙的结构性能试验的目的是为我国轻型木结构房屋的推广和规范的修订提供理论和试验依据。本文主要研究大开孔剪力墙的受力性能，试验共制作了五片墙体，包括两片标准剪力墙和三片大开孔剪力墙，木材和面板都为进口材料，其中钉子是国产的。并且所有墙体的两端都不加抗上拔锚栓。而且首次采用分段铰接钢梁而不是整段钢梁来降低加载钢梁对顶梁板变形的限制作用，从而模拟剪力墙受力最不利情况。通过对五片足尺木框架剪力墙试件的单向和反复荷载试验，研究了竖向荷载、上层墙体刚度变化和洞口尺寸对于剪力墙的抗剪强度、弹性抗侧刚度、极限位移、墙骨柱上拔和耗能等的影响。本文详细叙述了木框架剪力墙试验的试件设计、试验装置、测试内容、仪器布置和加载程序等内容，并给出了剪力墙的单向和反复试验的试验结果和破坏形态。结果表明：1)相同试件单向试验的荷载位移曲线和反复试验荷载位移曲线第一循环的包络线相似；2)木剪力墙试验的破坏形态主要是钉节点的破坏以及端部墙骨柱的上拔；3)作用于墙体上的竖向荷载可以显著地提高剪力墙的各项性能，洞口尺寸的变化主要影响到墙体的极限位移和承载力。本文还将采用三种剪力墙抗侧力计算公式来预测剪力墙的抗侧力，通过与试验值对比来评价三种公式。并通过数据分析对比，提出剪力墙抗侧力计算修正系数。最后采用SAP2000有限元软件建立木框架剪力墙模型，由面板一框架、框架一框架钉节点连接试验得出节点非线性参数。通过模拟值与试验值的对比来验证模型的正确性。本文为国内首批木框架剪力墙试验，希望能为我国的轻型木结构房屋研究与应用起到借鉴作用。7.学位论文许斯明轻型木结构挂钩件连接节点承载能力研究2009木材作为一种天然的建筑材料在中国广泛应用于古塔、宫殿建筑、寺庙以及民居等。近几年来，随着国外木制品生产厂商及木结构设计单位的相继进驻国内，轻型木结构建筑正在被越来越多的认识和接受。在轻型木结构体系中，无论是格栅与主梁连接还是主梁与柱连接均用到了挂钩件(格栅吊)的连接形式。也就是说，挂钩件的承载能力对轻型木结构体系连接系统的承载能力起着至关重要的作用。因此对其承载性能的研究是木结构连接体系研究的重要方面。本文简要介绍了木结构中的连接节点形式，包括中国传统木建筑中的榫卯连接节点和斗拱的处理方法以及现代木结构中的各种连接节点。着重介绍了挂钩件连接节点的形式、构造要求以及构件材料的主要性能，之后对三种类型挂钩件连接节点进行了尝试性的试验，对试验数据进行了分析，得出了各项节点承载力设计值。同时还得到了三种不同规格挂钩件的承载力设计值，经过初步可靠度转换后将试验所得载力设计值按照一定方法转变为建议设计值。并根据Foschi原理对所得试验曲线进行拟合，得到三种不同规格挂钩件承载力位移曲线。同时针对挂钩件的连接形式、材质及受力特点等采用Abaqus软件进行了有限元静力加载分析。得到挂钩件中，钉子及木材受力特点等一系列有限元模拟参数。最后根据分析及试验结果，对挂钩件连接形式的特点等提出意见。8.学位论文颜铭轻型木结构齿板连接的结构性能研究2006木材，是一种建筑材料，是完全可以回收利用的可再生资源，这些都是木材所特有的优势。今天的轻型木结构建筑是建立在建筑经验、最佳实践方法和规范要求的基础上，保证了轻型木结构建筑的长期安全性，舒适性，耐久性和使用性能。齿板连接为轻型木结构中最常见的也是现在最普遍使用的一种连接方式，齿板连接木桁架节点可以提前预制并可以成批制作，这不但节约了劳动力，缩短了施工周期，而且效率高、节点性能稳定可靠，制作简单。为了推广轻型木结构在我国的发展，应该对齿板连接方式进行详细的研究，为齿板连接的木桁架提供一些设计、验算的试验依据。在试验中主要测试了齿板两种不同连接方式顺纹顺齿、顺纹逆齿连接下的四个力学性能：极限受拉承载力、板齿抗滑移承载力、承载力与滑移本构关系、齿板与规格材粘结性能。根据试验数据拟合出了齿板滑移承