CLT墙体?楼板T型连接抗剪性能特征值分析方法对比研究

目的力学特征值分析法是评价结构力学性能的有效方法。在木结构领域,以北美ASTM E2126标准,欧洲EN 12512标准和日本Y&K法的3种评估方法接受度较高。正交胶合木（CLT）被认为是一种可建造多高层木结构建筑的重要木质复合材料,目前针对其材料本身特性的研究较为广泛,但是针对其连接系统的开发和研究尚处于初期阶段。方法本研究设计了一种用于CLT墙体和楼板连接的T型金属连接件,结合对该连接件构造的抗剪试件试验结果,分别采用上述3种分析方法对节点刚度、屈服点特性和延性系数等力学性能参数进行了对比分析。结果Y&K法所得屈服点性质与另两种方法所得点相差较大,EN法计算所得刚度值和延性值略大于另两种方法,ASTM法和EN法在屈服荷载数值的差异性受试验曲线特征影响较大。结论综合比较以上对比结果,对于本文设计的CLT墙体?楼板节点,以及其他力?变形曲线发展较为平缓、破坏模式为延性破坏的木结构节点,Y&K法分析结果更具有实际工程应用意义。      

CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究

目的正交胶合木(CLT)较之传统的结构用工程木质材料,因其优异的材料性能使得现代木结构建筑能够向高层建筑发展。然而,现有的结构连接节点并不能完全体现CLT板材本身所具有的优异性能。对T型连接件在CLT墙体-楼板处的节点应用进行抗剪性能研究,并与角钢的连接性能进行比较,以探究T型连接件节点的可行性,为T型连接件在CLT建筑中的应用提供科学依据。方法分别对角钢连接节点试件、不同螺栓直径的T型连接件节点试件进行了单调加载试验。通过特征值分析法,对试验所得的荷载-位移曲线进行分析,对比不同连接节点形式下的峰值荷载、初始刚度、延性系数和耗能情况。结果相比传统的角钢连接节点,T型连接件节点的金属件破坏程度低,木材破坏程度高,且其峰值荷载提高了142.5%,初始刚度提高了125.0%,延性系数下降了33.2%,耗能提高了132.6%。当T型连接件节点的螺栓直径从10 mm增大到12 mm时,其峰值荷载提高了13.2%,初始刚度提高了13.7%,延性系数提高了16.2%,耗能提高了14.8%。结论T型连接件能更好地抵抗墙体-楼板节点的剪切力,并能更好地体现CLT自身的刚度,且T型连接件用于CLT建筑中墙板-楼板节点的力学性能总体好于角钢。对于T型连接件节点,适当增大螺栓的直径可提高其连接强度,但提高程度有限。      

自攻螺钉与榫卯连接CLT墙体节点力学性能研究

目的正交胶合木（CLT）的出现使木结构建筑突破了以往的层高限制,但现在采用的金属连接件连接方式降低了CLT材料的使用效率,浪费了CLT材料的力学性能优势。因此,连接节点成为CLT研究的关键性问题。对榫卯连接在CLT墙体?墙体处的节点应用进行抗剪性能研究,并与自攻螺钉的连接性能相比较,以探究榫卯连接节点在CLT建筑中的应用提供科学依据。方法分别对自攻螺钉与燕尾榫连接的两类CLT墙体节点H型试件进行单调与低周反复加载试验,得到试件在纯剪作用下的荷载?位移曲线、滞回曲线、骨架曲线等参数,并结合破坏现象比较分析了两类试件的初始刚度、最大承载力、耗能、刚度退化、强度退化等力学特性。结果钉节点一般先于CLT材料破坏,并损坏连接处木材,而燕尾榫节点后于CLT材料发生破坏;在单调加载试验中,燕尾榫节点的延性略低于钉节点,但最大承载力、极限位移、屈服荷载、屈服位移与耗能分别高出钉节点313.50%、35.38%、370.80%、92.76%、459.64%;在低周反复加载试验中,钉节点延性较差,燕尾榫节点延性相对较好,燕尾榫正向加载的最大承载力高出钉节点455.54%,负向加载的最大承载力高出钉节点234.74%,且燕尾榫节点维持刚度和强度的能力,以及耗能能力均优于钉节点。结论与钉节点相比,燕尾榫节点可以更大地发挥CLT材料的优点,以推动CLT建筑的工程应用。      

木塑集成木构框剪墙体抗侧性能试验研究

目的以木塑为主要材料将木塑与木结构相结合，探索一种基于木结构的木塑建筑，是克服现有轻钢结构木塑建筑不足的一个重要途径。墙体抗侧性能是决定木塑建筑在地震灾害作用下能否安全的重要因素，研究木塑集成木构框剪墙体抗侧性能可以为维护木塑建筑安全提供科学依据。方法设计了5片普通木塑集成框剪墙体和3片带斜撑的木塑集成框剪墙体，通过低周反复加载试验方法，研究了墙体的抗侧刚度、抗剪强度、立柱上拔量、刚度退化和单位耗能。结果木塑集成木构墙体的抗侧性能主要取决于木塑材结构支撑方式和覆面板连接方式，其破坏特征表现为覆面板钉连接失效破坏和木塑材连接节点断裂破坏。对于普通墙体，面板钉间距为75 mm时，墙体的抗剪强度、抗侧刚度和单位耗能分别比普通常规墙体的高出了35.40%、16.88%和76.22%。带斜撑墙体抗侧性能均明显优于普通常规墙体，木塑材人型撑和K型撑墙体的抗侧性能均与钢条剪刀撑墙体的相当，其中木塑材K型撑墙体抗侧刚度和单位耗能分别比钢条剪刀撑的高出了14.76%和16.44%，抗剪强度比钢条剪刀撑墙体的低了11.34%。覆面板厚度、斜撑和面板钉连接方式对墙体的约束作用能显著减小墙体框架立柱的上拔。结论木塑材集成方式是墙体抗侧性能的重要影响因素，采用框剪结构，增加斜撑和提高面板钉连接可靠性，能充分发挥木塑材料的优异性能，使墙体满足木塑建筑抗震要求。      

古建筑七架梁缺陷安全性影响数值模拟研究

目的七架梁作为大型木结构古建筑的主要承重构件，其承载力安全性直接影响古建筑木结构整体的安全性。由于周围环境和使用长久等原因造成木梁出现不同程度的缺陷，会影响木梁弯曲拉应力和剪切应力的分布，进而影响其承载力安全性。因此，研究不同缺陷类型、尺寸、位置对古建筑七架梁承载力安全性的影响很有必要。方法采用Abaqus有限元软件模拟计算梁上存在的裂纹、腐朽和空洞等不同缺陷时的应力分布状态，通过量化缺陷大小和缺陷位置，对不同残损因素进行单参量数值模拟分析，确定带有缺陷木梁的最大工作应力位置，分析木梁破坏的敏感位置，探究木梁承载力安全性的变化规律。结果不同缺陷类型对七架梁安全性的影响不同，外部腐朽对七架梁承载力的影响最大，空洞缺陷次之，裂纹缺陷的影响相对最小；对于弹性阶段的受弯木梁而言，缺陷位于两下金瓜柱之间的受拉区域时，对七架梁承载力安全性的影响程度最大；不同缺陷大小对七架梁承载力的影响不同，随着木梁开裂深度、腐朽区域深度、空洞缺陷大小的增加，木梁安全性逐步降低。结论局部缺陷的存在会降低七架梁安全性。数值模拟结果可以精确算出木梁最大拉应力值，是定量研究缺陷对七架梁安全性影响和确定七架梁安全性监测位置点的良好方法。      

单板层积材的三维光学检测及其托盘的有限元仿真分析

目的单板层积材应用广泛,但其性能测试多采用破坏性实验方法,存在检测效率低且会造成资源浪费的不足。本研究对一种新型层积板材及其制得的托盘进行无损检测,旨在为木质层积材及制品性能的高效、精确检测提供理论参考和技术支撑。方法将三维光学检测法与有限元仿真分析相结合,首先采用数字散斑法测量并计算获得新型层积板材的弹性常数（包括弹性模量,泊松比,剪切模量）;然后导入有限元仿真分析中,分别选取layer单元和solid 185单元对板材模型进行网格划分和静力模拟,优化其仿真模拟参数;参照国际标准ISO 8611—2011 对新型层积板材托盘性能进行检测,利用Solidworks建立及装配托盘模型,在ANSYS workbench软件中对托盘整体结构进行整体抗压、底板抗压、面板抗压和角跌落等仿真模拟,并与实验测试结果进行对比分析。结果三维光学法获得的弹性参数可以应用于新型层积板材及其制品的有限元仿真分析中,ANSYS有限元仿真结果可靠;将新型层积材作为整体结构,选用solid 185单元的仿真模拟结果与实际测试情况最为接近;新型层积材托盘静力仿真分析中托盘的最大变形与实验结果相近,4种工况仿真分析结果与实测结果相同。结论三维光学检测法结合有限元仿真分析可以对木质层积材及其制品的受力、变形和破坏情况进行无损检测,可达到高效和节能的目的。      

菱镁混凝土夹芯板抗弯性能试验研究

针对菱镁混凝土夹芯板抗弯性能开展试验研究,初步探讨其受弯构件的基本力学性能,并对其破坏特征、变形曲线、开裂荷载和极限荷载进行了分析。结果表明:夹芯板从开裂到最终破坏具有明显的变形,延性较好;板材在加载过程中,在支座处率先出现剪切裂缝,随后在跨中侧面上出现起鼓现象;板的极限承载能力和刚度相对较低,由于人工制作,造成同批次夹芯板存在强度差异。所得结果可为该类夹芯板后续研究提供依据,同时可供有关工程设计人员参考。     

新型增强轻型木结构剪力墙端部面板钉节点受力性能

以新型增强轻型木结构剪力墙中端部面板钉节点为研究对象,依据美国规范ASTM-D1761试验方法制作试件,条带覆面板选用云杉-松-冷杉木板(SPF木板)和重组竹板,面板钉选用圆钉或自攻钉;对10组新型面板钉节点进行了单调加载试验,对比分析新型面板钉节点对节点破坏形态、荷载-位移曲线、极限承载力的影响。结果表明:重组竹板圆钉节点、传统定向刨花板(OSB板)钉节点的破坏形态,均表现为面板钉弯曲并拔出;重组竹自攻钉节点破坏形态主要表现为自攻钉断裂,SPF板钉节点破坏形态主要表现为木板横纹撕裂。加载方向垂直于骨架纤维方向钉节点的极限承载力,高于加载方向平行于骨架纤维方向钉节点的极限承载力。覆面板采用重组竹板、面板钉采用自攻钉,可有效提高面板钉节点的极限承载力。     

不同截面形式重组竹柱轴心受压试验研究

为在重组竹结构中选择合适的柱形式,对结构胶连接的空心箱型柱以及实心柱进行轴心受压试验,考察柱抗压承载力特性、破坏模式等。结果表明,重组竹实心柱破坏模式为失稳破坏,柱中出现轻微开裂;重组竹空心柱破坏模式同样为失稳破坏,并且上下两端端部出现明显裂缝,构件两端压溃破坏,指接处也发生锯齿状断裂。重组竹实心柱极限荷载平均值为465kN,空心柱荷载平均值为418kN,实心柱极限荷载为空心柱的1.11倍,实心柱的延性系数为1.66,空心柱的延性系数为1.53,说明重组竹实心柱的承载力和延性更优。重组竹实心柱和空心柱试验值与依据《木结构设计规范》理论计算值吻合较好,说明《木结构设计规范》对重组竹柱的设计具有一定参考作用。空心柱的承载力相比于实心柱相差并不是很大,且材料用量减少,说明重组竹空心柱可在实际工程中进行应用,重量轻、施工方便。     

T型矩形钢管混凝土受压节点性能研究

采用有限单元法分析了 12个典型的 T型矩形钢管混凝土受压节点及 T型矩形钢管受压节点 ,得到了节点的荷载 -位移曲线及变形规律 ,分析了钢材强度、腹杆宽度与弦杆宽度的比值诸因素对节点极限承载力和初始刚度的影响     

新型RC网格式框架结构墙体试验研究

为研究新型RC网格式框架结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能能力等受力性能，进行了3榀1/5缩尺墙体模型在低周反复水平荷载作用下的试验.试验结果表明：新型RC网格式框架结构表现出框架结构的受力特性，试件各层均出现反弯点，为剪切型破坏；滞回曲线饱满，有较强的耗能能力；延性比常规框架好；试件屈服后，刚度退化较快，临近破坏时，刚度退化缓慢.考虑材料、几何和接触非线性，运用有限元软件ANSYS对相同条件下填充磷石膏的网格式框架结构墙体进行计算，有限元计算屈服时墙体顶点最大水平位移比试验大约5.8%，与试验结果吻合较好.新型RC网格式框架结构是介于框架结构和密肋网格式剪力墙结构受力性能之间的一种结构形式，适用于建造高层住宅及办公建筑等.     

浙江会稽山国家森林公园香榧古树受损特征分析

香榧古树具有重要的经济、文化和生态价值,但易受到各类损伤,对其受损特征的系统研究有助于保护和恢复香榧古树群。以浙江会稽山国家森林公园内的香榧古树为研究对象,在6个树龄梯度(100-300a、301-500a、501-700a、701-1000a、1001-1300a和1301-1600a)下比较香榧古树的受损特征,并分析坡度对香榧古树受损特征的影响。结果表明：香榧古树的受损率随着树龄增大而明显升高,受损个体主要分布在301-1000a树龄段。随着树龄增加,受损香榧个体的树高和胸径均显著增大,但冠幅显著减小。当坡度增加时,受损香榧古树的树高变化不明显,但胸径和冠幅均显著减小。就受损程度而言,树龄在100-300a的受损香榧古树以轻度受损为主(55%),300-1000a树龄段以中度受损为主(占50%),而树龄在1300a以上的受损香榧古树则以重度受损为主(占67%)。坡度的增加也增加了香榧重度受损的比例,但在不同的坡度上,各树龄段香榧古树的受损程度特征有较明显的差异,表明坡度和树龄均为影响香榧古树受损的重要因素。以上研究结果有助于明确浙江会稽山地区香榧古树的受损特征及其与树龄和坡度的关系,有望为香榧古树的分类保护和可持续利用提供科学依据。     

侧柏古树后备资源健康评价体系的建立与应用

古树后备资源指树龄50~99 a的城市园林树木,是古树的储备资源。为建立客观、科学的侧柏（Platycladus orientalis）古树后备资源健康评价体系,以西北农林科技大学北校区内23株侧柏古树后备资源为研究对象,采用主成分分析法遴选指标,利用层次分析法确定各个指标的权重,最后应用健康综合评价法对其进行评价。结果表明,西北农林科技大学的侧柏古树后备资源健康状况一般,处于亚健康状况的有19棵,健康侧柏仅有1棵,不健康侧柏有3棵;健康侧柏E3号生长势良好,胸径、树高年均生长量较高,根系分布较均匀,树干、枝叶无明显损伤;而不健康的W14号、W16号、W17号侧柏生长势较差,受相邻木遮阴影响严重,胸径和树高年均生长量较低;叶片、枝条和树皮枯损程度较大。本研究建立的侧柏古树后备资源健康评价体系,为古树后备资源健康管理提供科学依据,也为其他古树后备资源健康评价提供借鉴。     

新型哑铃形轴压长柱面外力学性能分析

对不同长细比的新型哑铃形钢管混凝土轴压长柱进行了试验研究.结果表明,在加载过程中,试件的弹塑性和延性都很好,失稳模式为整体失稳.与传统哑铃形长柱相似,试件的面外极限承载力和弹塑性阶段切向刚度均随着试件长细比的增大而减小.在长细比相同情况下,新型哑铃形轴压长柱由于中间部分H型钢加劲的联结形式,其面外稳定性远强于其两肢单圆...     

甘蔗茎外皮机械特性检测及像素分析

[目的]更加精确地表征甘蔗茎外皮的机械特性。[方法]将传统拉伸试验与像素分析法相结合,测算出不同组别甘蔗茎外皮试件的拉伸强度及弹性模量,进而进行对比分析。[结果]研究表明,4组试件的拉伸强度整体呈下降趋势,经碱处理不带有甘蔗节的试件的拉伸强度最高,而未经碱处理带有甘蔗节的试件,其拉伸强度相对微弱;较带有甘蔗节的试件而言,不带甘蔗节的试件的弹性模量相对较大。[结论]综合来看,碱处理可在一定程度上提高甘蔗皮的机械性能;甘蔗节对甘蔗皮机械特性有所影响,但影响较小。     

塑?木插接节点的配合特性及参数优化

目的塑料与木材的插接连接是塑料椅类家具中一种常见的节点形式,对节点的配合参量进行优化设计能够有效地提高节点接合强度,从而提升产品的可靠性。方法以PP塑料与榉木圆榫接合构件为例,选择塑料件壁厚、接合长度、过盈配合量为考察因素,以抗拔强度与抗弯强度为评价指标,采用3因素3水平的Box-Behnken响应面设计法,建立接合强度与配合参数之间的数学模型,通过方差分析各因素的显著性及交互作用,同时通过求解拟合方程获得节点的最优配合参量。并在此基础上对过盈、胶合和木螺丝3种不同装配方式的构件节点抗拔力进行对比分析。结果3个因素均对节点的抗拔强度有显著影响,但只有塑料件壁厚和接合长度这两个因素对节点的抗弯强度有显著影响,与过盈配合量无关。直径为40 mm的圆榫塑?木插接节点的最优配合参数为:塑料件壁厚3.2 mm,接合长度50 mm,过盈配合量0.15 mm,对此参数节点进行力学性能试验可获得极限抗拔力2 139.3 N及弯曲载荷1 306.4 N。3种不同装配方式的构件节点抗拔力分别为:过盈装配（Ⅰ型节点）966.5 N < 胶合装配（Ⅱ型节点）1 251.4 N < 木螺丝装配（Ⅲ型节点）1 607.6 N。结论塑?木插接节点的配合参数可以通过响应面法优化设计以获得最佳力学性能,在实际应用中各设计因素在设计域内靠近上限取值较易获得最大接合强度,此外采用木螺丝的装配方式能够大大提高节点的抗拔强度。      

桥面连续在林区桥梁中的应用

钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥，在以往的设计中于梁端及梁端和桥台之间设置伸缩缝。由于伸缩缝容易损坏，所以是桥面系中的一个薄弱位置，往往影响桥梁的正常使用。本文从取消伸缩缝出发，介绍了几种新颖的桥面连续结构形式，在分析受力图式的基础上，叙述其计算方法和步骤，同时考虑林区桥梁的特点，对桥面连续的设置及支座的选用予以探讨。