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胶合木网格(壳)结构设计试验结果及分析

【摘要】:表4.44三层杆件叠放正交节点主向剪切试验加载结果4.7.5.2试验现象节点连接件包含1 根销轴和4 根斜向打入木材的自攻螺钉。表4.45三层杆件叠放正交节点主向剪切试验屈服点坐标图像显示,节点具有延性,在位移达到100mm 左右时,承载力缓慢减小至大约0.8倍峰值,停止加载。

4.7.5.1 承载力

共完成了4 个试件的试验,得到了4 个试件承载力数值,将作动器测得的加载力值与位移值列于表4.44 中。

表4.44 三层杆件叠放正交节点主向剪切试验加载结果

4.7.5.2 试验现象

节点连接件包含1 根销轴和4 根斜向打入木材的自攻螺钉。其中,销轴主要抵抗主次构件的剪切作用,自攻螺钉在辅助抵抗主次构件的剪切作用的同时,抵抗主次构件的相互脱离。

主构件在产生顺纹方向的位移时,次构件发生滚动(图4.58)。在次构件发生滚动时,主次构件的连接节点处将产生造成错动的“剪力”和造成界面脱离的“弯矩”。节点处的销轴主要抵抗该“剪力”作用,自攻螺钉辅助抵抗“剪力”并同时抵抗该“弯矩”作用。

加载过程中,在主次构件界面脱离处,螺钉发生了一定的拔出,如图4.59(a)所示。并且由于螺钉斜向构造的原因,一部分木材发生了剥离,如图4.59(b)所示。由于试件的破坏现象具有一致性,故图片不再按试件号进行区分。

加载过程中,试件没有发生明显的脆性破坏,故在承载力达到峰值80%以下时,停止加载,节点处的变形较大,节点的延性较好。

图4.58 三层杆件叠放正交节点主向剪切试验次构件滚动

图4.59 三层杆件叠放正交节点主向剪切试验节点细部破坏现象

4.7.5.3 试验曲线及分析

1)试验曲线

依据试验力及位移测点的测试数据,绘制节点的剪力-变形曲线(图4.60),从而直观地了解节点的弹性刚度及破坏模式。

(www.chuimin.cn)

图4.60 三层杆件叠放正交节点主向试验荷载变形曲线

通过CSIRO 方法确定图4.60 中曲线的屈服点Y1~Y4,其对应坐标见表4.45。其中,CSIRO 方法将屈服点确定为“0.4 倍最大承载力对应位移的1.25 倍所对应的数据点”。

表4.45 三层杆件叠放正交节点主向剪切试验屈服点坐标

图像显示,节点具有延性,在位移达到100mm 左右时,承载力缓慢减小至大约0.8倍峰值,停止加载。

2)节点剪切刚度

通过曲线观察,加载的初期阶段节点加载曲线近似处于线性,计算节点的剪切刚度,具体方法如下:

(1)两层主构件轴线之间有一定间隔,在模型中需要通过一根联系杆进行连接(图3.12),从而实现用杆系模型模拟结构的效果。在SAP 中建立该模型,如图4.61 所示。

(2)依据设计方提供的设计思路,联系杆两端与主构件刚接,联系杆各方向抗弯刚度通过0.03 的属性系数进行修正。此后将试验数据(表4.46)代入模型,得到联系杆端部节点处的弹簧剪切刚度,并列于表4.47 中。

图4.61 三层杆件叠放正交节点SAP 模型

表4.46 三层杆件叠放正交节点主向试验刚度计算数据选取

注:为了消除加载初期由于试件与作动器及其他连接件之间没有完全紧密导致的初始刚度不足的影响,起始点未从零点开始算起。

表4.47 三层杆件叠放正交节点主向剪切刚度