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双向木桁架楼盖承载性能研究

作　者: 王博
导　师: 祝恩淳
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 轻型木结构 双向木楼盖 木桁架 钉连接 改进拟板法
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要


楼盖体系是轻型木结构的重要组成部分，楼盖的作用是分割竖向空间，联系竖向构件，使结构作为一个整体，共同承受外部荷载。本文在典型的轻型木结构楼盖基础上，用桁架代替搁栅和横撑，形成了双向木桁架楼盖体系，该楼盖体系形式上类似于正交正放平板网架。本文完成了两个双向木桁架楼盖承载性能试验，通过对第一次试验的结果进行分析，提出了楼盖的改进措施，加大了下弦截面，端部斜腹杆改用双侧双斜腹杆，在跨中部位增加了钢螺栓增强了上下弦连接，并在此基础上进行了第二次试验。对楼盖所用木材进行了材性试验，得到了其顺纹抗拉强度，顺纹抗压强度和顺纹抗压弹性模量。改进后楼盖的刚度能满足《木结构设计规范》（GB50005-2003）对正常使用极限状态的要求。在荷载基本组合值为3.4kN/m~2作用下，杆件的截面应力未达到材料的设计强度。楼盖的破坏属突然垮塌，破坏前无明显预兆。针对该问题，为进一步提高承载力，给出相应的改进措施。基于ABAQUS对两个楼盖建立了有限元模型，进行了数值模拟，楼盖挠度的模拟结果与试验结果吻合良好，杆件截面应力的模拟结果也与试验结果大体吻合。从而验证了有限元模型的正确性，为该种楼盖体系的承载性能研究提供了一种分析方法。通过对试验结果及数值模拟结果进行分析，发现影响楼盖刚度和承载力的主要因素是两个方向桁架的协同工作性能。据此提出了相应的改进措施和构造措施，确定了双向木桁架楼盖的制作参数。通过数值模拟分析，证明改进后的楼盖体系其承载力和刚度都能满足现行《木结构设计规范》（GB50005-2003）的要求。同时针对该种楼盖体系给出了一种内力计算方法-改进拟板法，该方法考虑了桁架节点荷载在跨度方向上的不均匀性。最后给出了双向木桁架楼盖的设计方法。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-19
  1.1 引言  8-10
  1.2 木结构用材及连接  10-14
    1.2.1 木结构用材  10-12
    1.2.2 木结构连接  12-14
  1.3 课题背景  14-16
  1.4 国内外研究现状  16-17
  1.5 本文的主要研究内容  17-19
第2章 桁架木杆件材性试验  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 顺纹抗拉强度  19-21
  2.3 顺纹抗压强度  21-25
  2.4 弹性模量  25-26
  2.5 小结  26-27
第3章 双向木桁架楼盖承载性能试验研究及数值模拟  27-48
  3.1 引言  27
  3.2 双向木桁架楼盖介绍  27-28
  3.3 试验方案  28-30
    3.3.1 测量方案  28-29
    3.3.2 加载方案  29-30
  3.4 试验现象  30-32
  3.5 试验结果  32-35
    3.5.1 荷载-挠度曲线  32-33
    3.5.2 斜腹杆与弦杆连接节点的变形  33-34
    3.5.3 杆件的内力  34-35
  3.6 楼盖的有限元模型  35-38
    3.6.1 楼盖有限元模型简介  35-36
    3.6.2 基于 ABAQUS 的有限元建模  36-38
  3.7 有限元模拟结果与试验结果的对比分析  38-45
    3.7.1 楼盖的荷载-挠度曲线  38-42
    3.7.2 杆件的内力  42-45
  3.8 楼盖的承载性能分析  45-46
    3.8.1 刚度  45
    3.8.2 承载力  45
    3.8.3 杆件截面的应力  45-46
    3.8.4 节点连接  46
  3.9 改进措施  46-47
  3.10 小结  47-48
第4章 改进后楼盖承载性能试验研究及数值模拟  48-70
  4.1 引言  48
  4.2 改进后的楼盖  48-49
  4.3 试验方案  49-51
    4.3.1 测量方案  49-51
    4.3.2 加载方案  51
  4.4 试验现象  51-53
  4.5 试验结果  53-56
    4.5.1 荷载-挠度曲线  53-54
    4.5.2 斜腹杆与弦杆连接节点的变形  54-55
    4.5.3 杆件的内力  55-56
  4.6 有限元模拟结果与试验结果的对比分析  56-64
    4.6.1 楼盖的荷载-挠度曲线  57-60
    4.6.2 杆件的内力分析  60-64
  4.7 楼盖承载性能分析  64-66
    4.7.1 刚度  64
    4.7.2 承载力  64-65
    4.7.3 杆件截面的应力  65
    4.7.4 节点连接  65-66
  4.8 两次试验结果的对比分析  66-68
    4.8.1 刚度  66
    4.8.2 承载力  66
    4.8.3 节点连接  66-67
    4.8.4 下弦杆的连接  67
    4.8.5 杆件的内力  67-68
  4.9 改进措施  68
  4.10 小结  68-70
第5章 双向木桁架楼盖体系及其计算方法  70-89
  5.1 引言  70
  5.2 楼盖体系的制作  70-72
  5.3 楼盖体系的构造措施  72-73
  5.4 楼盖体系的数值模拟  73-77
    5.4.1 楼盖中点挠度  74
    5.4.2 楼盖杆件截面的应力  74-77
  5.5 楼盖的计算方法  77-85
    5.5.1 荷载分配法  77-79
    5.5.2 拟板法  79-80
    5.5.3 改进拟板法  80-81
    5.5.4 简化计算模型  81-82
    5.5.5 三种方法的对比分析  82-85
  5.6 楼盖的设计  85-88
    5.6.1 设计流程  85-86
    5.6.2 设计实例分析  86-88
  5.7 小结  88-89
结论  89-90
参考文献  90-95
致谢  95

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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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