轻型木桁架齿板连接节点受力性能的试验研究

作     者：况宜 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔佳;周淑容

授予年度：2011年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：轻型木桁架 齿板连接 承载力 有限元分析 试验分析 

摘      要：木材因其美观大方、轻质、无污染等特性在国外建筑领域中得到广泛的应用。随着经济的发展和人们环保意识的增强,近年来,木结构形式在我国逐渐复苏,国内出现了一些诸如木结构别墅、建筑景观木桥等建筑形式。木结构中常用的连接方式为齿板连接,齿板连接以前全部采用进口齿板,随着齿板连接节点应用的增加,国内开始有厂家开始生产自己的齿板。然而对于国产齿板,目前还没有一套科学的设计方法,许多参数的假定都是建立在国外齿板设计参数的基础上。针对这一现象,本文在参考国内外木结构连接设计规范的基础上,利用国产齿板进行了齿板连接标准节点的抗拉、侧向抗力、抗滑移、抗剪承载力的实验,取得了确定齿板设计值所需要的各类参数,为国产齿板的设计提供了参考数据。 通过对3榀桁架的6个支座节点进行破坏性实验,并对支座节点破坏模式、极限承载力、以及支座节点的滑移进行了分析与对比,得出支座节点与齿板连接标准节点破坏时的荷载大小、破坏模式一致,可以证实齿板连接标准试件的设计值可以广泛的应用于该类齿板的桁架设计中。 齿板节点在受力时,木材接缝处附近的齿板板面在加载中期便出现了屈服现象,且伴随着较大变形,说明该区域齿板处于受力薄弱环节。为了更加清楚地了解轻型木桁架中齿板节点的受力状况,本文在借助轻型木桁架整体实验的基础上,通过在桁架节点齿板板面表面（木材接缝处）粘贴应变花,来分析了齿板板面上的应力变化规律和板面屈服的范围以及屈服的时间。从分析结果中可以得出,齿板板面在受力状态下,当外荷载达到设计荷载的60%时板面就会进入屈服,且板面屈服的范围是沿着木材接缝方向逐渐纵向延伸,板面屈服范围横向延伸较小,屈服范围大部分处于木材接缝处两边5mm内。 由于在桁架节点实验中,不可能在齿板板面全部贴上应变花来分析齿板板面的应力变化规律,从实验中只能得出齿板板面在木材接缝处附近的应力变化和板面的屈服范围,对齿板板面的其余部分的应力变化状况不得而知。因此本文采用大型通用有限元软件Ansys分析支座节点在桁架受力状态下齿板板面的应力变化规律和屈服范围的变化。分析结果不仅验证试验中齿板节点板面应力变化和屈服范围的正确性,还可以得出齿板板面在受力状态下,在木材接缝处5mm外,板面不会屈服,且应力很小,在木材接缝处5mm～20mm范围内,大部分应力处于50Mpa以下,在木材接缝处20mm外,应力小于10Mpa。