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木材-钢填板销连接在斜拉荷载条件下力学性能研究
  • 项目名称:木材-钢填板销连接在斜拉荷载条件下力学性能研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:51108055
  • 申请代码:E080504
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2014-12-31
  • 项目负责人:徐博瀚
  • 依托单位:大连理工大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

木材-钢填板销连接是现代大型木结构中一种常用的连接方式,它的力学性能直接影响木结构的整体力学性能,是木结构设计的一个重要方面。本项目拟采用试验和数值模拟相结合,开展在斜拉荷载条件下木材-钢填板销连接的力学性能研究。通过改变斜拉角度,销钉尺寸,销钉数量,销钉间距和销钉排列方式等几何参数,测量钢木连接的荷载-滑移曲线,研究其对连接力学性能的影响。建立三维非线性有限元模型,考虑材料非线性,几何非线性以及木材、钢板和销钉之间的接触和摩擦。通过与试验曲线比较,校验有限元模型的有效性,利用该有限元模型开展应力分析,确定影响连接破坏的应力参数。结合对应力和几何参数的分析结果,推导和建立通用的木材-钢填板销连接承载力设计公式。本项目对认识连接破坏的内在机理有重要意义,开展的设计理论也将弥补欧美木结构规范在斜拉荷载条件下连接承载力设计上的不足,为国内木结构规范对这种连接模式的设计提供参考。

结论摘要:

课题在基金委资助下开展了木材-钢填板销连接受拉和受弯试验,同时也开展了胶合木销槽承压强度等材性试验研究。考虑了如木材密度、销钉直径、荷载与木纹角度、销钉数量等对连接刚度的影响,建议了木材-钢填板销连接刚度计算公式。建立了考虑材料非线性、几何非线性和接触的三维有限元模型,该模型能准确地预测连接的承载力、刚度和破坏位置。结合试验结果,比较了各国设计规范中木材-钢填板销连接承载力设计公式的优缺点,并推荐了木材-钢填板销连接承载力计算方法。借助数值模型开展了木材-钢填板销受弯连接的几何参数研究,优化连接设计,发展了木材-钢填板销连接抗弯承载力设计方法。此外,也开展了胶合木在单轴和多轴受力状态下的力学性能研究。综述了木材强度准则的研究进展,进行了胶合木在单轴和双轴受力状态下的力学性能试验,得出了不同受力状态下木材的应力-应变曲线、破坏形态和破坏强度,讨论了现有木材强度准则在胶合木中的适用性。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
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  • 2
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