三种规格材圆钢钉拔出握钉力性能研究

借鉴国家标准GB/T 14018—2009"木材握钉力试验方法",通过对横截面为38 mm×50 mm的国产日本落叶松、兴安落叶松和进口云杉三种规格材拔出握钉力性能进行试验,分析木材切面、圆钢钉直径及规格材种类对拔出握钉力性能的影响。研究结果表明:日本落叶松规格材三切面的拔出握钉力大小依次为弦切面径切面端面,且端面拔出握钉力的变异系数明显大于径切面和弦切面;日本落叶松规格材各切面的拔出握钉力及其变异系数均随钉直径的增加而增加;三种规格材试样的拔出握钉力性能为:日本落叶松兴安落叶松云杉,且兴安落叶松规格材握钉力的变异系数较大而云杉规格材较小;木材切面、钉直径和规格材种类对木材圆钢钉拔出握钉力均具有极显著影响,该研究中的木材拔出握钉力三个影响因子的效应大小为:钉直径木材切面规格材种类。     

斜螺钉2种角度不同组合形式对钢板-正交胶合木剪切性能的影响

【目的】制作一种采用自攻螺钉连接的钢板-正交胶合木节点，探究螺钉不同钉入角度不同组合形式对节点力学性能的影响，并依据现有的理论计算模型与试验值比较对计算模型进行优化，为新型连接件的开发和应用提供理论模型和参考。【方法】参考美国标准（ASTM D1761-12）以1 mm·min^-1的速度匀速加载，对夹角为45°和90°2种自攻螺钉钉入角度进行6种不同组合形式的抗剪试验，记录分析受剪切节点的破坏形态并对比各组试件的荷载-位移曲线、承载力、刚度和能量耗散。【结果】试件主要破坏模式包括2颗钉同时被剪断、钉未被剪断但产生塑性铰和钉未被剪断但同时被拔出。6组试件均出现一侧钉被剪断的破坏模式，组J-Cross45°T和S-Double45°T出现钉未被剪断而被拔出、组S-45°T-45°C出现钉未被剪断而产生塑性铰的破坏模式。组J-Cross45°T、J-Double45°T、S-Double45°T的承载力和刚度均远高于组S-45°T-45°C、S-90°-45°C、S-90°-45°T,组S-90°-45°C的能量耗散和承载力对应位移最大。【结论】对于承载力、刚度、能量耗...     

铜唑防腐处理对南方松规格材握钉性能的影响

为研究铜唑(CuAz)防腐处理材的金属腐蚀性对南方松规格材握钉性能的影响,以南方松素材和CuAz防腐处理材为试验材料,采用加速暴露试验处理,研究防腐处理材的金属腐蚀性对规格材拔出握钉性能及剪切握钉性能的影响。结果表明:经加速暴露试验处理后因试件含水率增大,南方松素材及防腐材三切面拔出握钉力均有所增大,但防腐材的增幅小于素材;对照组与处理组相比,素材和防腐材剪切握钉力分别下降了20.85%和23.62%;CuAz防腐处理材的金属腐蚀性较大,素材和防腐材处理组圆钉的腐蚀分别呈现红褐色和黑色,CuAz防腐处理材的金属腐蚀性会削弱拔出握钉力及剪切握钉力。     

旧面板对轻型木结构钉节点力学性能的影响

旨在通过新、旧定向刨花板(OSB)面板钉节点的对比研究,探究面板自然劣化对钉节点连接性能的影响,为今后的木结构设计和用材作参考。选取云杉-松木-冷杉规格材(SPF)、不同厚度的新旧OSB和国产麻花钉,将麻花钉垂直钉入OSB和SPF之间,依据荷载垂直于木材纹理和平行于木材纹理两种方向,共制作72个钉节点连接试件。试验参考ASTM D1761-12,对试件进行单调加载,研究不同厚度自然劣化后的旧OSB面板在横纹和顺纹连接情况下对轻型木结构钉节点力学性能的影响。结果表明:新旧OSB连接对比,除延性系数外,旧OSB面板与SPF连接的钉节点试件的荷载、刚度、耗能能力等都呈下降趋势;厚度不同的OSB连接对比,12. 0mm厚度的OSB面板连接的钉节点的荷载、刚度、延性系数、耗能能力都大于9.5 mm的OSB面板连接的试件,且12.0 mm旧板连接的力学性能下降幅度小于9.5 mm;在荷载、初始刚度、延性方面,旧板横纹连接小于顺纹连接的下降幅度;在耗能上,旧板横纹连接与顺纹连接区别不明显。试验中多发生钉子一铰弯曲和OSB、SPF破坏的试验现象,符合欧洲木结构设计规范中的破坏模式,因此可用欧洲规范计算本研究中钉连接节点最大荷载。     

重复钉入次数对花旗松握钉力的影响

为准确评价重复钉入次数对花旗松木材握钉力的影响,选用2.60、3.16、3.52和4.14 mm 4种直径的普通低碳镀锌光圆钉和进口花旗松气干材为研究对象,开展了花旗松气干材对光圆钉的重复握钉力变化规律研究。结果表明:花旗松气干材对光圆钉的握钉力与钉直径呈正相关;花旗松气干材对不同直径光圆钉重复握钉力的衰减规律相似;建立的花旗松气干材重复握钉力计算公式能够较好地拟合其重复握钉力。结果可为震后或重复拆装后木材的钉连接剩余强度提供参考。     

日本落叶松规格材齿板节点承载性能

【目的】研究国产规格材与国产齿板连接节点的拉伸及抗剪承载性能,为国产建筑材料的开发利用提供参考。【方法】以采自辽宁清原大孤家林场的日本落叶松规格材及市购国产齿板为试验材料,设计制作4种工况下的板齿极限强度试件及10种工况下的齿板抗剪强度试件,通过拉伸和剪切试验,研究不同工况下日本落叶松齿板连接节点的板齿极限强度和齿板抗剪强度,并与进口齿板和进口SPF规格材进行对比。【结果】日本落叶松与国产齿板连接节点的板齿极限强度在AA、AE、EA和EE 4种工况下分别为3.50、2.53、2.61和2.37 N·mm-2,通过比较日本落叶松与国产齿板、进口齿板2组结果,除EA工况下进口M20齿板强度略低外,在AA、AE和EE 3种工况下分别高于国产齿板10.57%、21.34%和9.28%,对比进口M20齿板与日本落叶松、进口SPF 2组结果,在AA、AE、EA和EE 4种工况下与日本落叶松的组合分别高于与进口SPF的组合36.27%、50.49%、30.00%及40.00%;齿板抗剪强度在θ=0°、θ=90°、θ=30°T、θ=60°T、θ=120°T、θ=150°T、θ=30°C、θ=60°C、θ=120°C和θ=150°C 10种工况下分别为132.39、122.73、135.66、199.13、92.26、172.76、99.81、89.52、79.10和85.68N·mm-1,除剪-拉复合受力情况下θ=120°时国产齿板和日本落叶松组合的齿板受剪极限强度较小外,其他工况均大于进口齿板与进口SPF的节点组合。【结论】板齿极限强度试验在4种工况下的破坏方式均为齿拔出破坏,齿板抗剪强度试验主要破坏方式为木材接缝处开裂、齿板端部齿拔出和齿板在木材接缝处翘曲等;荷载方向对齿板连接节点承载力影响较大;国产齿板和国产日本落叶松的齿板连接性能较好,且优于常见进口齿板和进口SPF的节点组合,可进一步研究国产齿板和国产日本落叶松制成轻型木桁架的承载性能,为完善我国木结构建筑体系提供科学依据。     

轻型木结构建筑胶合板覆板的握钉力性能

介绍轻型木结构覆板垂直拔出力和平行侧向压力2种握钉力性能的试验装置和方法,并进行国产人工林落叶松胶合板覆板的握钉力性能试验.结果表明:与国外胶合板覆板具有相同厚度的国产人工林落叶松墙面板、屋面板和楼面板,其握钉力性能均超出标准规定的技术指标值.     

自攻螺钉连接正交胶合木抗剪承载力研究

采用自攻螺钉(Self-tapping screw,STS)连接正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT),对5种不同参数的连接试件进行单调加载和分级加载试验,测试其抗剪承载力。结果表明,增加STS长度、直径,可明显提高CLT连接试件的抗剪承载力;钉入角度为45°比钉入角度30°时的抗剪承载力提高了28.3%;主侧材对接、STS左右双向斜钉是一种较优的连接形式,比搭接的抗剪承载力提高了50.7%。     

国产结构用规格材的抗拉强度设计值

【目的】提出国产结构用规格材抗拉强度设计值确定方法,以指导国产结构用规格材在木结构中的安全设计和合理应用,为今后相关规范的制修订提供参考。【方法】以国产兴安落叶松规格材为例,总结不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)规格材的足尺抗拉试验数据;采用最小二乘法确定不同拟合数据点下规格材抗拉强度的概率分布参数值,并基于非参数法确定规格材的抗拉强度标准值;结合可靠度理论分析方法,分析规格材在不同拟合数据点、概率分布、荷载组合类型和荷载比值下可靠度指标与抗力分项系数之间的相互关系。【结果】不同材质等级规格材的抗拉强度存在显著差异,其平均值表现为ⅠcⅢcⅣcⅡc,变异系数则表现为ⅡcⅠcⅢcⅣc;通过拟合结果比较,随着拟合数据点减少,正态分布(Normal)、两参数威布尔分布(2-P-Weibull)和对数正态分布(Lognormal)拟合的尾部概率分布开始趋于一致,且与实测尾部概率分布基本相同;通过可靠度分析结果比较,规格材抗拉强度采用Lognormal分布得到的可靠度指标最大,采用Normal分布得到的可靠度指标最小;随着拟合数据点减少,3种概率分布(Normal、Lognormal和2-P-Weibull)得到的可靠度指标开始趋于一致;在抗力分项系数相同的情况下,对于恒荷载+住宅楼面活荷载(D+R)、恒荷载+办公室楼面活荷载(D+O)组合类型,其可靠度指标随荷载比值增大呈递增趋势,但对于恒荷载+雪活荷载(D+S)、恒荷载+风活荷载(D+W)组合类型,其可靠度指标随荷载比值的增大基本不变化;结合我国目标可靠度要求,D+W或D+S荷载组合类型下的抗力分项系数最大,D+O荷载组合类型下的抗力分项系数最小。【结论】在确定国产结构用规格材的抗拉强度设计值时,建议其抗拉强度的概率分布选用对数正态分布模型且采用后25%的数据拟合点来确定模型参数值,荷载组合类型应选择恒荷载+住宅楼面活荷载且荷载比值为1.0。不同材质等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc和Ⅳc)国产兴安落叶松规格材抗拉强度设计值分别为9.0、6.8、5.6和2.9 MPa。     

拔钉延迟时间对木结构用材握螺钉力性能的影响

为了获取木结构螺钉连接强度的基础数据,探讨拔钉延迟时间对三种木结构用材握螺钉力性能的影响。试验结果表明:1)3种材料的握螺钉力依次为:落叶松规格材(纵面)杨木胶合板(板面)杨木单板层积材(板面);2)随着拔钉延迟时间的延长,落叶松规格材的纵向握螺钉力几乎没有变化;杨木单板层积材和胶合板的板面握螺钉力均呈现先增大、后逐减、再趋于平稳的趋势,其中杨木胶合板的板面握螺钉力变化幅度更小。     

金属齿板与木材连接强度的研究

参照我国《木结构试验方法》国家标准(GB/T 50329-2002)和《木结构设计规范》国家标准(GB 50005-2003),研究不同方向的金属齿板钉入木材时的受剪极限承载力.试验结果表明,使用连接角度为0°的金属齿板连接方法时,受剪极限承载力较好.落叶松木材的受剪极限承载力高于SPF木材.     

锈蚀诱导处理下竹钉和钢钉的抗剪性能

以钢钉、普通竹钉和压缩竹钉连接SPF(云杉-松木-冷杉类)规格材试件,用质量分数为5%的盐水对试件作锈蚀诱导处理,进行短梁剪切和抗剪试验,探讨锈蚀诱导处理对钉抗剪性能的影响。结果表明,竹钉和木材连接部位呈犬牙交错状,能有效约束木构件,维持其抗剪性能;锈蚀诱导处理对钉连接的水平剪切承载力和极限抗弯承载力的影响不显著,不同钉连接的水平剪切承载力和极限抗弯承载力无显著差异,水平剪切承载力范围为6.08~6.90 k N,极限抗弯承载力范围为6.19~7.01 k N;锈蚀诱导处理使钢钉剪切破坏提前,而对竹钉的极限荷载影响并不显著;锈蚀诱导处理使普通竹钉的极限荷载对应位移显著增大,而对钢钉和压缩竹钉影响不显著。     

国产落叶松规格材齿板拉伸承载性能研究

为缓解我国结构材主要依靠进口的现状,对三种国产规格材及国产齿板进行拉伸试验,分析其破坏形式、承载力和延性。结果表明:在荷载平行于木纹方向时,兴安落叶松节点延性最好,进口云杉节点延性最差;在荷载垂直于木纹方向时,日本落叶松齿板节点延性最好,兴安落叶松节点延性最差。     

轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能

轻型木结构是以规格材作为木骨架,通过木基结构板材或石膏板覆面而成的木结构建筑,规格材与规格材、骨架与面板之间通过钉子连接.轻型木结构墙体在试验研究和实际工程中的破坏往往是由钉节点失效导致的,面板钉节点破坏后水平侧向力仅由木骨架承担,因此,单独研究木骨架水平抗侧力很重要.为了解剪力墙中木骨架在单独作用时的最大承载能力与荷...     

落叶松规格材的钉连接性能

钉连接是木结构中常用的连接方式之一。依据美国钉连接的试验方法及设计值的确定方法,对我国东北地区落叶松的钉连接性能进行了检测。结果表明,随着圆钉直径的增大,落叶松的抗拔出力和抗剪切力基本呈上升趋势。并对东北地区落叶松钉连接的参考设计值进行了分析。     

花旗松与云杉木材钉连接节点侧向抗拉力学性能比较研究

钉连接是木结构中重要的连接节点,在剪力墙中起到重要的承载作用。笔者针对轻型木结构建筑剪力墙关键的连接节点,对花旗松、云杉与不同厚度结构胶合板、定向刨花板用不同结构单钉连接的30种连接节点的侧向抗拉力学性能和破坏位移进行了比较研究。研究结果表明,钉子的尺寸、覆板种类与花旗松和云杉木材形成的连接节点侧向抗拉力学性能和破坏位移影响显著。6D钉连接花旗松侧向抗拉力值大于云杉;8D钉连接云杉侧向抗拉力值大于花旗松;10D钉连接两种木材节点力值趋势一致;花旗松和云杉与不同钉尺度连接节点破坏位移趋势相似,随着钉尺度的增加,破坏位移差异显著;10D钉连接两种木材节点破坏位移趋势一致,云杉与22 mm厚定向刨花板用10D钉连接,节点破坏位移最大。     

云杉胶合木钢板斜螺钉连接的剪切性能研究

为准确评价斜螺钉连接钢 木节点的剪切性能,探明其受力机理,以云杉胶合木、钢板和自攻螺钉作为研究材料,测试不同荷载方向与受力情况下斜螺钉连接节点的承载性能,将试验数据与国外规范中的计算模型进行对比,提高了侧边钢板 胶合木(钢 木)斜螺钉连接节点承载性能的预测能力。结果表明:自攻螺钉与剪切面之间的角度变化对其在钢 木节点承受剪 压复合应力的承载力影响不明显,当偏转为剪 拉复合应力时,节点承载力明显增大,并在30°~45°获得最大值;剪 压复合应力时,现行EC5公式计算剪 压节点的极限承载力非常不安全;EC5的刚度预测结果在剪 压复合应力区和垂直剪切面钉入时,与试验值吻合度很高,但对剪 拉区节点的滑移模量没有预测性;将Tomasi模型应用于斜螺钉连接钢 木节点滑移模量理论计算时,在45°~90°时与试验值吻合度极高。单颗自攻螺钉的抗拔刚度计算节点滑移模量的方法极为有效,具有较高的借鉴意义。     

开槽沉头自攻螺钉增强轻型木结构剪力墙抗侧性能研究

轻型木结构剪力墙在水平荷载作用下常发生墙骨柱上拔破坏,从而削弱剪力墙的抗侧性能。本研究提出采用自攻螺钉连接边墙骨柱与底梁板的轻型木结构剪力墙,并以骨架钉种类、自攻螺钉直径和长度为变量,对传统轻型木结构剪力墙和自攻螺钉增强轻型木结构剪力墙进行单调加载对比试验。结果表明：剪力墙破坏时,其边墙骨柱弯曲且上拔较小,覆面板与墙骨柱间破坏较轻。与普通剪力墙相比,自攻螺钉增强剪力墙抗剪强度提高16%～33%,弹性抗侧刚度提高27%～111%,延性系数提高1.7%～31.7%,耗能提高2%～18.8%。因此,采用自攻螺钉连接边墙骨柱与底梁板可以有效提高剪力墙抗侧性能。     

落叶松规格材目测分等的研究

依照GB 50005-2003《木结构设计规范》规格材目测分等规则,对3种尺寸的兴安落叶松规格材进行目测分等,并分析降等缺陷。结果表明:不同尺寸规格材的等级比例不同;节子、轮裂/干裂和漏刨是规格材主要的降等缺陷。建议优化落叶松规格材加工方法,进一步完善干燥工艺,减少裂纹等缺陷,提高规格材加工质量和使用价值。     

云杉材纹理角度对钢琴音板声学振动性能的影响

云杉材是制作钢琴音板的主要用材,以4种云杉属木材为研究对象,采用快速傅里叶变换分析法测试其共振频率,并计算其声学振动性能参数,分析木材纹理角度对云杉材声学振动性能具有的影响。结果表明:随着纹理角的增大,云杉材的动弹性模量、比动弹性模量增大,损耗角正切减小。当纹理角为90°时,云杉材的振动效率最高、声能损耗最少,声学性能最优。通过综合加权法评定,纹理角90°的麦吊云杉具有最优振动性能。