胶合木螺栓-钢插板节点理论计算分析与有限元研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wayaya001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
木结构是中国传统的建筑结构体系,具有深厚的文化底蕴,传统木结构一般采用榫卯连接方式。近年来,现代木结构在中国得到大力推广,并在装配化与多高层建筑等方向快速发展。现代木结构建筑体系中,螺栓-钢插板节点因其安装施工简便、受力明确、效果美观而得到广泛应用,胶合木结构中普遍采用螺栓-钢插板节点,现行《木结构设计标准》GB50005-2017对于螺栓-钢插板节点的计算方法不完善,同时,标准中未对节点的刚度及弯矩-转角模型等提出规定。因此,《木结构设计标准》GB50005-2017的现有规定尚不足以支撑胶合木结构的整体受力分析及节点设计。节点性能是决定木结构整体性能的关键因素,因此,完善螺栓-钢插板节点的理论计算模型及设计方法具有重要意义。针对上述问题,为了在螺栓-钢插板节点理论计算方法方面积累相关认识,本文开展了以下方面的研究工作:(1)对中国、美国、欧洲以及加拿大四个地区的木结构设计标准中有关木结构螺栓连接的计算方法以及相应的优缺点进行了归纳总结;(2)基于螺栓双剪下的四种屈服模式,以理想刚塑性模型为基础,推导了适用于中国规范的螺栓-钢插板节点承载力计算方法以及节点弯矩-转角理论模型,并参考现有的试验数据验证其合理性;(3)设计了3组共9个螺栓-钢插板节点,采用本文提出的计算方法对其性能进行了参数分析,主要考虑截面尺寸、螺栓直径以及螺栓的排列布置等参数变化;(4)利用ABAQUS对9个螺栓-钢插板节点进行有限元模拟。通过上述工作,得到了如下结论:(1)根据中、美、欧、加规范中关于螺栓节点计算的相关规定,当增大螺栓的直径以及荷载与木材顺纹方向的夹角,螺栓销槽承载力均不同程度降低,增大木材的密度,螺栓销槽承载力提高。(2)根据中、美、欧、加规范中关于螺栓节点计算的相关规定,随着螺栓直径、木材侧材厚度以及木材的密度增大,螺栓抗剪承载力增大。(3)基于Johansen的螺栓屈服模式,推导了螺栓-钢插板节点在IS、IIIS、IV屈服模式下的承载力计算公式,并与现有试验数据进行理论对比,结果表明,该理论计算结果与试验结果平均值误差在6.21%以内。(4)提出了螺栓-钢插板节点在弯矩与剪力复合作用下的极限承载力计算方法,并将理论计算值与现有的试验数据进行了对比。对比结果表明:试验值与理论计算结果吻合较好,验证该理论计算具有较好的适用性。(5)建立节点在整个加载过程的M-θ弯矩-转角曲线模型,并与参考文献中的数据进行对比分析,结果表明,该理论模型与试验结果所得曲线吻合良好。(6)对3组共9个不同参数螺栓-钢插板节点进行参数分析,结果表明,通过增大梁截面尺寸、螺栓直径以及螺栓排列布置方式,均能有效提高节点极限承载力以及弹性刚度。其中通过增大螺栓直径的对提高节点力学性能效果最为显著,20mm螺栓直径的极限承载力提高48.6%,弹性刚度提高35.71%,24mm螺栓直径的极限承载力提高110.6%,弹性刚度提高74.98%。(7)采用ABAQUS对两组试验以及另外9个节点进行有限元模拟,分析结果验证了有限元模拟的合理性,有限元模拟得到的弯矩-转角曲线与理论计算所得曲线整体趋势一致,曲线的前期阶段吻合较好,偏差较小,受木材开裂模拟效果影响,后期整体结果略偏大。
其他文献
随着工业科技的高速发展和市场需要,以新能源电动汽车为代表的集成式电驱动总成将电机、减速器和控制器集合成一体。但由于集成式电驱动总成取消了联轴器,电机轴直接驱动传动系统,在提高功率密度节省空间的同时,会引起轴系扭振,并且使得减速器受到的冲击更大,带来的振动噪声也相对更加严重。本文以某型电动汽车集成式电驱动总成为研究对象,综合考虑动态电机、电机控制以及齿轮时变啮合刚度、啮合误差、啮合阻尼和齿侧间隙等影
全世界有机磷阻燃剂(Organic Phosphorus Flame Retardant,OPFRs)的消耗量逐年递增,其作为添加剂结合在各类材料中以增强材料的耐燃性。在挥发、淋溶以及磨损等作用下,OPFRs容易从材料里释放到环境中。近年来,通过工业点源、城市面源以及大气沉降等途径,OPFRs大量进入水体,给水体生态环境和人类的健康带来了潜在的安全隐患。考察OPFRs在水体中的去除技术及其迁移转化
“特色衰微”的现象困扰着城市的发展,仅仅针对形式的研究不能从根本上解决特色衰微的问题,只有深入认识地域城市形态的特征与成因,才能在此基础上探索城市地域特色的传承与发展。城市形态基因是城市形成与发展过程中的内在逻辑,对城市发展起着决定性作用。城市形态基因研究旨在揭示控制城市空间形态特征的“遗传因子”,为在全球化语境下,传承与发展地域特色提供参考。有鉴于此,文章以揭示城市空间形态基因为目的,结合ARG
钢板组合剪力墙是可以在工厂完成部分制作的结构形式,因为这个特点近年来在装配式结构工程中得以应用。为了降低钢板组合剪力墙普遍存在的冷桥效应,某公司提出一种装配式薄钢板组合剪力墙结构,可以作为现浇混凝土结构模板的替代,该结构的抗震性能及其影响因素有待研究。本文基于剪跨比和截面高厚比两个参数变化设计剪力墙构件进行拟静力试验和数值分析,开展了以下研究:(1)设计不同构造参数的剪力墙构件实施拟静力试验,观察
滑坡地质灾害是最为严重的地质灾害,每年均造成严重的人员伤亡和财产损失。因此,对滑坡地质灾害进行整治是避不可少的。而整治方案的合理与否,决定了滑坡治理的成功与否。在滑坡整治方案研究中,技术可行性、安全可靠性与施工的简便易行是主要考虑的因素,较少涉及到整治方案的成本分析。有鉴于此确定本文选题,以发生于云阳县刁家岩滑坡实例为研究对象,进行滑坡整治工程方案的比选。通过开展现场调查,重点研究滑坡整治工程中的
重庆四山管控条令制约下的乡村地区发展乏力,部分核心区村落甚至已经成为典型的贫困村。这与城郊良好的区位和四山优势的生态是相悖的,因而探寻四山村落转型发展的新方向,如何统筹四山保护要求和村落发展诉求的关系,成为当前乡村转型发展额紧迫问题。而旅游服务产业驱动是四山地区村落转型的重要突破口,旅游型村落也成为符合生态开发和绿色发展要求的重要乡村转型方向,其适宜性建设途径和创新运营机制是解决当前四山旅游型村落
随着时代的发展,能源作为一种有限的资源,其消耗逐渐增高,能源问题已经成为人类发展进程中不可忽略的问题。建筑领域的能源消耗具有占比大、节能潜力较大的特点,广受重视。建筑信息模型(BIM)这一早就在国外取得了显著成果的革命性技术思想,为建筑行业的发展带来了巨大影响。基于BIM的工程方案有利于解决传统暖通工程存在的部分关键问题。本文以贵阳市某大型公建项目为实践案例,与甲方、设计方、施工方、运维方进行深入
绿色和装配化建筑是我国建筑产业化的重要发展方向,蒸压加气混凝土具有能耗低、自重轻、工艺精的优点在建筑工程应用广泛,特别是蒸压加气混凝土墙板作为新型墙材在混凝土结构和钢结构中的围护结构中被较多采用。然而蒸压加气混凝土墙板在使用过程中存在诸多问题,如(1)在承重结构使用较少且未能充分发挥墙板承载能力;(2)拼接墙板整体性差、参与结构刚度贡献小且受力较少,抗震性能未能充分发挥;(3)使用过程中墙板在水平
双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmissions,DCT)由于其高效的传动效率、低廉的制造成本和良好的换挡特性,深受汽车行业欢迎,是目前国内最具发展前景的变速器。DCT的换挡控制策略对其换挡品质具有决定性影响,但其强非线性特性导致其控制复杂,换挡控制器设计仍依赖于大量的标定工作。基于数据驱动的控制技术能够利用海量实车数据,获取隐藏在数据中的最优换挡控制规律,从而提升DCT的换
近年来,随着我国的环境治理力度不断加大,大量污水处理厂随之建设并投入使用,但过程中往往会产生部分有害气体,污染周边环境空气。为了提高厂区及周边的环境卫生水平,需要对臭气进行处理,但是现有方法往往需要独立设置除臭单元,成本高昂,运行管理难度大。本文针对重庆某AAO工艺典型城镇污水处理厂,应用一种将工艺空间的除臭通风系统与生化鼓风曝气系统进行衔接的协同除臭系统。其技术方案是利用臭气代替空气进行曝气,同