竹胶板双剪螺钉连接的承载性能与破坏机理

作     者：郑维 周宇 李玥 ZHENG Wei;ZHOU Yu;LI Yue

作者机构：南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037 

出 版 物：《中南林业科技大学学报》 (Journal of Central South University of Forestry & Technology)

年 卷 期：2021年第41卷第7期

页      面：156-164页

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0829[工学-林业工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51808293) 江苏省自然科学基金项目(BK20180778) 

主　　题：夹板剪力墙 竹胶板 双剪连接 自攻螺钉 低周反复加载 累积损伤 

摘      要：【目的】以常规木基结构板材作夹板的夹板剪力墙在侧向力作用下易出现板边撕裂和钉子拔出破坏,严重制约其抗侧力性能。采用竹胶板作为中心夹板、以自攻螺钉代替常规钉连接件,可在夹板剪力墙中形成墙骨-竹胶板-墙骨的双剪螺钉连接效果,有望改善上述不利破坏。【方法】为探究该方法的可行性,以6组竹胶板双剪螺钉连接试件为研究对象,开展了单调和低周反复加载试验,分析了竹胶板厚度和加载方向变化对其破坏模式、弹性刚度、强度、延性系数等力学特性的影响,明确了其在往复加载过程中的损伤累积规律。【结果】尽管竹胶板双剪螺钉连接不能完全避免板边撕裂和螺钉拔出破坏,但已充分利用了自攻螺钉的高抗弯和抗拔性能,所表现出的极限承载力比由常规木基结构板材和圆钉制作的双剪钉连接高72.4%以上。增大竹胶板厚度有益于提升双剪螺钉连接的极限承载能力,但对弹性刚度的影响并未表现出显著规律。在低周反复荷载作用下,竹胶板双剪螺钉连接中的自攻螺钉易过早发生弯曲疲劳剪断,以致其极限承载力、极限位移和延性系数明显比单调加载时低。综合试验损伤观测和累积损伤指数(D),将竹胶板双剪螺钉连接的损伤划分为五个等级:基本完好(D0.80)。【结论】分别采用竹胶板和自攻螺钉替代木基结构板材和和常规钉连接件,是提升夹板剪力墙抗侧力性能的一种可行方法。