落叶松胶合木梁柱高强度金属件连接节点的性能研究

发布时间：2018-08-22 07:07

【摘要】：金属件连接技术指采用金属板冲压或焊接成特定形式的金属连接件和螺栓、钢销将木构件连接起来,金属件梁柱连接节点主要承受竖向荷载和水平荷载,抵抗弯矩作用。经过合理设计,木结构中金属件连接节点的承载力、刚度、延性和耗能等可以达到较高水平,能够满足结构安全可靠的要求。本研究分析确定了兴安落叶松木材销槽承压强度值和金属件连接技术中螺栓、钢销抗弯屈服强度值。在考虑紧固件直径、个数和位置等因素的基础上设计3种U型金属连接件—U3Z12、U3F12和U7F10,安装到胶合木梁柱构件中,对其节点承载性能进行足尺试样测试研究,得到3种U型金属件连接节点的屈服荷载和最大荷载等指标,系统评价连接节点的刚度、延性和耗能能力等性能;通过受力分析得到金属件梁柱连接节点承载力设计值的计算公式,分别验算节点承载力的设计值和短期容许荷载,为金属件连接技术在现代木结构中应用提供可靠的理论依据。本论文的主要研究结果如下:1、5%偏移法能够反映紧固件直径对木材销槽承压强度的影响,作为销槽承压荷载的判定方法较为合理。将参照美国ASTM(D5764-97a)标准测定的兴安落叶松的销槽承压强度试验结果与依据美国木结构设计规范NDS理论公式的计算结果进行比较,两者较为接近,误差范围在-2.02%到10.44%之间。2、螺栓和钢销在三点弯曲加载试验中,5%偏移法判定得到的抗弯屈服荷载、抗弯屈服弯矩和抗弯屈服度均高于切线相交法判定得到的结果。5%直径偏移方法得到螺栓抗弯屈服强度的平均值高于后者6.11%。3、在循环荷载作用下,本研究中3种U型金属件梁柱连接节点的刚度退化较为明显,总体呈下降趋势;该类型的金属件连接节点具有较好的延性和较高的耗能能力。4、采用连接节点的屈服荷载和2/3最大荷载计算比较得到金属件梁柱连接节点的短期容许荷载,当胶合木梁柱构件的等级分别为TCT30和TCT27,构件截面尺寸分别为120mm×240mm和120mm×120mm时金属连接件U3Z12、U3F12和U7F10的梁柱连接节点短期容许荷载分别为41.72kN、39.94kN和32.76kN。5、本研究设计的3种U型带梁托板的金属连接件的梁柱连接节点承载强度远显著高于不带梁托板的金属件梁柱连接节点。通过足尺试验计算比较得到3种U型金属连接件梁柱连接节点的短期容许荷载均高于受力分析和参照《胶合木结构技术规范》GB/T50708-2012计算得到的节点承载力设计值,表明带梁托板的金属连接件结构设计合理,该类型金属连接件用于落叶松胶合木梁柱构件连接具有较高的安全可靠度。
[Abstract]:Metal joint technology refers to the metal plate stamping or welding into a specific form of metal connectors and bolts. The steel pin connects the wood members. The metal Liang Zhu joints mainly bear vertical and horizontal loads to resist bending moment. After reasonable design, the bearing capacity, stiffness, ductility and energy dissipation of metal joint in wood structure can reach a higher level, which can meet the requirements of structural safety and reliability. In this study, the compressive strength of wood pin slot of Larix gmelini and the bending yield strength of bolt and steel pin in metal joint technology were determined. Three kinds of U-type metal connectors U3Z12U3F12 and U7F10 are designed on the basis of considering the diameter, number and position of fasteners. The yield load and maximum load of three kinds of U-type metal joint are obtained, and the stiffness, ductility and energy dissipation capacity of the joint are systematically evaluated. The design formula of bearing capacity of metal Liang Zhu connection joint is obtained by force analysis, and the design value of joint bearing capacity and short-term allowable load are checked respectively, which provides a reliable theoretical basis for the application of metal piece connection technology in modern wood structure. The main results of this paper are as follows: 1% 1% offset method can reflect the influence of fastener diameter on the compressive strength of wood pin groove, and it is more reasonable to judge the bearing load of pin groove. The test results of pin trough bearing strength of larch determined by ASTM (D5764-97a) standard are compared with those calculated according to the NDS theoretical formula of American timber structure design code. The two results are close to each other. The error ranges from -2.02% to 10.44%. The bending yield load of bolt and steel pin is determined by 5% deviation method in three-point bending test. The bending yield moment and bending yield degree are higher than the results determined by tangential intersection method. The mean value of bending yield strength obtained by the method of 5% diameter deviation is higher than that of the latter by 6.11. 3. Under cyclic load, the bending yield strength of bolt is higher than that of the latter. In this study, the stiffness degradation of Liang Zhu joints of three kinds of U-type metal parts is obvious, and the overall trend is decreasing. This type of metal joint has better ductility and higher energy dissipation capacity. By using yield load and maximum load of 2 / 3, the short-term allowable load of metal Liang Zhu joint is obtained. When the grade of Liang Zhu members of glued wood is TCT30 and TCT27, and the section sizes of components are 120mm 脳 240mm and 120mm 脳 120mm, respectively, the short-term allowable loads of Liang Zhu joints of metal connectors U3Z12 / U3F12 and U7F10 are 41.72kN 39.94kN and 32.76kN.5respectively. The load-bearing strength of the Liang Zhu connection joint of the metal joint of the plate is much higher than that of the metal part Liang Zhu connection joint without the beam bracket. Through full-scale test calculation, the short-term allowable loads of Liang Zhu joints of three kinds of U-type metal connectors are all higher than the design values of bearing capacity of joints calculated with reference to "Technical Specification for glued Wood structures" and "Technical Specification for glued Wood structures" (GB/T50708-2012). The results show that the structural design of metal connections with beam supports is reasonable, and the safety reliability of the metal connectors used in Liang Zhu connections of Larix gmelinii glued wood is relatively high.
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU366.3

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本文编号：2196326