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新型木框架剪力墙受剪性能研究

作　者: 杜敏
导　师: 谢宝元; 费本华
学　校: 北京林业大学
专　业: 结构工程
关键词: 木框架剪力墙 剪刀撑 榫接 国产材料 低周循环荷载试验
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在北美等多地震地区得到广泛应用的轻型木结构具有优越的抗震性能,其中的木框架剪力墙是该结构房屋的主要抗侧力构件。由于这种结构在我国还未得到很好的发展,所以本文木框架剪力墙抗剪性能试验的目的是对墙体框架采用剪刀撑或采用榫接连接的改进后墙体的抗剪性能及国产材料在剪力墙中的应用进行探索研究,为我国轻型木结构房屋的发展提供数据。本文制作了11组22片剪力墙进行静力单向荷载试验和低周循环荷载试验,研究了墙骨柱榫接、剪刀撑及不同材料对剪力墙的抗剪强度、弹性抗侧刚度、峰值位移、极限位移、耗能的影响。试验结果表明,墙骨柱采用榫接的连接方式,能有效避免墙骨柱与底梁板钉接时在循环荷载作用下的连接失效现象,保证墙体框架整体性；榫接连接对于提高墙体刚度、控制墙体变形有显著作用；实验数据显示增加剪刀撑的墙体最大墙骨柱上拔量仅为未加剪刀撑的对照墙体墙的22.7%,说明剪刀撑对于抑制墙骨柱上拔的现象有显著作用,能控制墙体面板钉连接破坏先于墙骨柱迮接破坏。而且剪刀撑还能增大墙体刚度,约束墙体位移。实验数据显示采用采用国产胶合板的墙体具有良好的抗剪性能,可以作为进口的OSB板的替代板应用于剪力墙建造。而采用国产花旗龙板作为面板的墙体其抗剪性能较差,建议在实践中仅作为烈度储备。采用国产杉木墙骨柱的墙体的抗剪性能稍劣于采用SPF墙骨柱的墙体；而且采用国产杉木和国产胶合板制作的墙体抗剪性能与标准墙相比有明显降低。最后本文用ANSYS10.0对部分墙体进行模拟分析,通过模拟结果和试验数据的对比来验证结果的可靠性。结果表迷宫,ANSYS计算结果与试验结果吻合较好。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1. 绪论  7-15
  1.1 引言  7
  1.2 国外研究综述  7-10
    1.2.1 钉节点试验研究  7-8
    1.2.2 剪力墙试验研究  8-10
    1.2.3 有限元模型研究  10
  1.3 国内研究综述  10-12
  1.4 本文研究意义  12
  1.5 本文研究方法  12-13
  1.6 技术路线  13-15
2 节点试验研究  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 钉节点试验试设计  15-16
  2.3 试验标准及试验设备  16-17
  2.4 钉子力学性能试验  17-20
    2.4.1 钉子力学性能试验过程  17
    2.4.2 钉子力学性能试验结果与分析  17-20
  2.6 钉节点的单向荷载试验  20-28
    2.6.1 钉节点的单向荷载试验过程  20
    2.6.2 钉节点的单向荷载试验破坏形式  20-23
    2.6.3 试验曲线  23-25
    2.6.4 试验结果与分析  25-28
  2.7 结论  28-29
3 剪力墙试验研究  29-43
  3.1 试验方法  29
  3.2 试件材料  29-31
  3.3 试件设计  31-34
  3.4 墙体制作过程  34-38
  3.5 实验装置  38-40
  3.6 测量内容和测点布置  40-41
  3.7 加载方案  41-42
  3.8 本章小节  42-43
4. 试验结果与分析  43-63
  4.1 试验结果与分析  43-56
    4.1.1 荷载位移曲线  43-47
    4.1.2 主要实验结果  47-49
    4.1.3 抗剪强度  49-50
    4.1.4 极限位移  50-51
    4.1.5 弹性抗侧刚度  51-52
    4.1.6 耗能  52-54
    4.1.7 墙骨柱上拔量  54-55
    4.1.8 螺栓应力  55-56
  4.2 实验现象及分析  56-60
    4.2.1 墙体普遍破坏现象  56-58
    4.2.2 墙骨节点破坏现象分析  58
    4.2.3 带剪刀撑墙体实验现象分析  58-59
    4.2.4 花旗龙板破坏过程  59-60
  4.3 结论  60-63
5 有限元模拟分析  63-75
  5.1 引言  63
  5.2 单元类型的选取  63-65
    5.2.1 面板单元  63
    5.2.2 墙体框架单元  63-64
    5.2.3 连接单元  64-65
  5.3 有限元模型计算参数的选取  65-66
  5.4 剪力墙有限元模拟过程  66-69
    5.4.1 有限元模型建立  66-67
    5.4.2 边界条件的建立  67-68
    5.4.3 模型加载与求解  68-69
  5.5 有限元模拟结果及分析  69-74
  5.6 本章小结  74-75
6 结论与展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-81
个人简介  81-83
导师简介  83-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 土、砖、石、竹、木结构 > 竹、木结构 > 木结构
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