钉连接胶合木抗剪性能研究文献综述

 2022-07-25 01:07

自攻螺钉在CLT上的单剪与双剪连接性能研究

摘要:本研究检验了自攻螺钉在三层板CLT中的剪切抵抗力。尤其是研究了在CLT剪切连接上使用创新型的自攻螺钉和双向紧固件的可行性。对标本进行了准静态和反向循环加载。

实验建立了几乎完全的剪切荷载,用于三层板的使用自攻螺钉连接的装配式CLT。测试结果展示的荷载--位移以及滞后曲线对应的粘弹性曲线可以用来评估装配性能,以及所产生的荷载,位移,延展性比率,刚度和减震性。在抗震应用系统中,能提供持续的延展性而获得较好的能力和刚度,这使得装配式CLT有良好的结构性能。平均静态荷载与循环荷载分别是6.0KN和5.9KN,平均静态与循环荷载和延展性的比率分别是7.7和4.1,这使得该连接件在准静态荷载下有较高的韧性以及在反向循环荷载下有适当的韧性。这种用在CLT系统中的双向紧固件可以抵抗侧向荷载,这是一项创新型的连接件,实验数据使得工程师能够掌握这一连接件。

介绍

CLT

在加拿大,实木锯材和工程木产品大多用在民用轻型木结构建筑上。造成这一结果一方面的原因是由于加拿大相关的木结构建筑延展性方面的建筑标准和工程木设计用在特殊连接系统中标准的缺乏。但是相关的法案逐渐在完善,例如,不列颠哥伦比亚省(加拿大西部省份)政府提名了the Wood First Act 这一法案,这一法案推广在所有地方政府投资的建筑中使用木材作为主要建筑材料。这使得木材在中高层建筑和装配式建筑中作为结构材料应用的趋势被再次提起。最近刚刚发表的期刊,Karacabeyli and Lum2014 和 Smith and Frangi 2014讨论了木材行业这一趋势以及以木产品在高层建筑中作主要建筑材料的问题。最近关于北美市场中CLT的介绍都谈及到在木基产品逐渐扩大应用中的这一趋势。CLT发源于20世纪90年代的欧洲,后来在世界范围内,CLT在建筑以及非建筑领域内的应用逐渐成为主流。CLT是一种工程木产品,通过胶黏剂将相互交错纹理层叠的单板拼装起来。这种装配式木产品被ANSI and APA 2012 规范。正交单板能给CLT产品提供良好的尺寸稳定性,使得预制用比较长和宽的单板装配起来的产品成为可能,而且在连接件中能提供很高的抗劈力。由于有充分的结构力学性能和良好的环境适应性,CLT在一些场合中可以替代钢筋混凝土。对于多层建筑以及大规模的建筑群是一个良好的选择,因为其质量轻于混凝土,而且在轻型木结构建筑中有较高的强度和刚度,并且它易于装配的特性使得能够最大程度得预制化。在钢木混合结构中,CLT作为结构组分更进一步发展。

为了推广CLT在建筑中的应用,单板与单板以及单板与其他结构材料之间的连接件需要有足够的强度,刚度和延展性。CLT非常坚硬并且不会使能量消散,而在抗震设计中需要能够消散能量的韧性连接件。为了提升连接件的韧性,Smith et al.提出了一种基于位移容量与位移产量之间比率的分类方法:

脆性(比值小于等于2)

低延展性(比值大于等于2小于等于4)

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