輕型木結(jié)構(gòu)房屋抗風(fēng)性能研究.pdf

1、我國(guó)現(xiàn)有的輕型木結(jié)構(gòu)是從北美引入，工程實(shí)踐中一般使用進(jìn)口規(guī)格材和木基結(jié)構(gòu)板材，結(jié)合國(guó)產(chǎn)釘子和石膏板等其他材料，按照北美的構(gòu)造方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。由于采用了國(guó)產(chǎn)釘子等國(guó)產(chǎn)材料后，其受力性能與國(guó)外的結(jié)構(gòu)也就存在著一些差異。我國(guó)木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50005-2003規(guī)定了輕型木結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法，卻沒(méi)有提供超過(guò)構(gòu)造規(guī)定的抗風(fēng)要求時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)定和計(jì)算方法。國(guó)外對(duì)輕型木結(jié)構(gòu)房屋抗風(fēng)性能的研究，在結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算和整體結(jié)構(gòu)抗側(cè)力分析方面亦尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。

2、為此，本文開(kāi)展了我國(guó)輕型木結(jié)構(gòu)房屋的抗風(fēng)性能研究，內(nèi)容包括釘連接、剪力墻和樓蓋等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體房屋的抗側(cè)力性能試驗(yàn)研究和理論分析，以及輕型木結(jié)構(gòu)房屋抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法的研究。
　　本文完成了以下研究工作：
　　（1）222個(gè)國(guó)產(chǎn)圓釘?shù)尼斶B接試件的單調(diào)加載試驗(yàn)和90個(gè)釘連接試件的循環(huán)加載試驗(yàn)，40顆釘子的彎曲屈服強(qiáng)度試驗(yàn)，以及1482個(gè)木材密度和含水率試驗(yàn)；
　?。?）14個(gè)剪力墻的抗側(cè)力試驗(yàn)和2個(gè)樓蓋足尺試件的抗側(cè)力試驗(yàn)；<

3、br>　?。?）在此基礎(chǔ)上建立了經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)的釘連接工作性能模型和剪力墻有限元分析模型，對(duì)輕型木結(jié)構(gòu)常用尺寸規(guī)格的剪力墻進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)研究和分析；
　?。?）1幢國(guó)內(nèi)實(shí)際建造的兩層輕型木結(jié)構(gòu)房屋的現(xiàn)場(chǎng)分階段的側(cè)向抗風(fēng)性能試驗(yàn)研究；
　?。?）為進(jìn)一步了解輕型木結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)受力機(jī)理和抗風(fēng)性能，在實(shí)驗(yàn)室里按照實(shí)際工程狀態(tài)建造了1幢單層的足尺房屋模型，進(jìn)行了模擬側(cè)向風(fēng)荷載作用的試驗(yàn)研究。
　　通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)普通圓釘

4、的彎曲屈服強(qiáng)度高于國(guó)外同類產(chǎn)品，但處在輕型木結(jié)構(gòu)用釘?shù)恼７秶鷥?nèi)，偏于其上限值；我國(guó)釘連接剪切承載力也相應(yīng)地高于北美標(biāo)準(zhǔn)釘連接。通過(guò)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)采用石膏板覆面的剪力墻在側(cè)移角超過(guò)1/400后，石膏板發(fā)生輕微損壞。但如果在剪力墻的一側(cè)采用石膏板覆面、另一側(cè)采用木基結(jié)構(gòu)板材覆面，則可延緩石膏板的破壞過(guò)程，從而可利用石膏板的承載力和剛度，提高房屋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)能力和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。整體房屋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)表明，輕型木結(jié)構(gòu)房屋呈現(xiàn)明顯的整體空間工作性能，在對(duì)側(cè)向荷

5、載的分配中樓蓋的工作性能更加接近剛性橫隔的作用；非抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)房屋整體側(cè)移剛度增強(qiáng)作用明顯，但是鑒于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)量尚不充足，本文對(duì)此種作用暫未予考慮。釘連接和輕型木結(jié)構(gòu)房屋的循環(huán)加載試驗(yàn)表明，在抗風(fēng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)風(fēng)荷載的多次反復(fù)作用不會(huì)導(dǎo)致抗側(cè)力承載力下降，但是會(huì)導(dǎo)致抗側(cè)力剛度衰減。為了防止剛度衰減側(cè)移增大和房屋內(nèi)部裝修損壞，輕型木結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)除了應(yīng)作承載力驗(yàn)算外，尚應(yīng)按剪力墻層間側(cè)移角驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)，側(cè)移角不應(yīng)超過(guò)1/400。

6、　　根據(jù)本文對(duì)抗風(fēng)設(shè)計(jì)正常使用極限狀態(tài)下剪力墻允許層間側(cè)移角為1/400的建議，根據(jù)剪力墻的理論分析模型，提出了釘連接、剪力墻和樓蓋基于變形的剛度取值方法，進(jìn)而通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析，給出了釘連接、剪力墻和樓蓋的剛度計(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上提出了2個(gè)改進(jìn)的輕型木結(jié)構(gòu)整體受力分析模型，用于抗風(fēng)設(shè)計(jì)分析。由于我國(guó)尚沒(méi)有釘連接試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)國(guó)際上剪力墻承載力的取值標(biāo)準(zhǔn)，提出了新的覆面板與骨架釘連接承載力取值方法標(biāo)準(zhǔn)、釘連接承載力的理論計(jì)算