輕型木結構房屋抗風性能研究.pdf

1、我國現有的輕型木結構是從北美引入，工程實踐中一般使用進口規(guī)格材和木基結構板材，結合國產釘子和石膏板等其他材料，按照北美的構造方法進行現場施工。由于采用了國產釘子等國產材料后，其受力性能與國外的結構也就存在著一些差異。我國木結構設計規(guī)范GB50005-2003規(guī)定了輕型木結構的構造設計方法，卻沒有提供超過構造規(guī)定的抗風要求時的設計規(guī)定和計算方法。國外對輕型木結構房屋抗風性能的研究，在結構剛度計算和整體結構抗側力分析方面亦尚未形成統(tǒng)一認識。

2、為此，本文開展了我國輕型木結構房屋的抗風性能研究，內容包括釘連接、剪力墻和樓蓋等結構構件和整體房屋的抗側力性能試驗研究和理論分析，以及輕型木結構房屋抗風設計方法的研究。
　　本文完成了以下研究工作：
　?。?）222個國產圓釘的釘連接試件的單調加載試驗和90個釘連接試件的循環(huán)加載試驗，40顆釘子的彎曲屈服強度試驗，以及1482個木材密度和含水率試驗；
　?。?）14個剪力墻的抗側力試驗和2個樓蓋足尺試件的抗側力試驗；<

3、br>　?。?）在此基礎上建立了經試驗數據校準的釘連接工作性能模型和剪力墻有限元分析模型，對輕型木結構常用尺寸規(guī)格的剪力墻進行了數值試驗研究和分析；
　?。?）1幢國內實際建造的兩層輕型木結構房屋的現場分階段的側向抗風性能試驗研究；
　?。?）為進一步了解輕型木結構的整體結構受力機理和抗風性能，在實驗室里按照實際工程狀態(tài)建造了1幢單層的足尺房屋模型，進行了模擬側向風荷載作用的試驗研究。
　　通過試驗研究發(fā)現國產普通圓釘

4、的彎曲屈服強度高于國外同類產品，但處在輕型木結構用釘的正常范圍內，偏于其上限值；我國釘連接剪切承載力也相應地高于北美標準釘連接。通過試驗還發(fā)現采用石膏板覆面的剪力墻在側移角超過1/400后，石膏板發(fā)生輕微損壞。但如果在剪力墻的一側采用石膏板覆面、另一側采用木基結構板材覆面，則可延緩石膏板的破壞過程，從而可利用石膏板的承載力和剛度，提高房屋的抗風設計能力和經濟指標。整體房屋結構試驗表明，輕型木結構房屋呈現明顯的整體空間工作性能，在對側向荷

5、載的分配中樓蓋的工作性能更加接近剛性橫隔的作用；非抗側力構件對房屋整體側移剛度增強作用明顯，但是鑒于實測數據量尚不充足，本文對此種作用暫未予考慮。釘連接和輕型木結構房屋的循環(huán)加載試驗表明，在抗風設防標準以內風荷載的多次反復作用不會導致抗側力承載力下降，但是會導致抗側力剛度衰減。為了防止剛度衰減側移增大和房屋內部裝修損壞，輕型木結構抗風設計除了應作承載力驗算外，尚應按剪力墻層間側移角驗算正常使用極限狀態(tài)，側移角不應超過1/400。

6、　　根據本文對抗風設計正常使用極限狀態(tài)下剪力墻允許層間側移角為1/400的建議，根據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，進而通過試驗數據的回歸分析，給出了釘連接、剪力墻和樓蓋的剛度計算公式。在此基礎上提出了2個改進的輕型木結構整體受力分析模型，用于抗風設計分析。由于我國尚沒有釘連接試驗方法標準，本文根據國際上剪力墻承載力的取值標準，提出了新的覆面板與骨架釘連接承載力取值方法標準、釘連接承載力的理論計算