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木塑集成木构框剪墙体抗侧性能试验研究

杨小军 郝丹 付帅 王佳阳 张璐 俞奕豪

杨小军, 郝丹, 付帅, 王佳阳, 张璐, 俞奕豪. 木塑集成木构框剪墙体抗侧性能试验研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(5): 155-163. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190391
引用本文: 杨小军, 郝丹, 付帅, 王佳阳, 张璐, 俞奕豪. 木塑集成木构框剪墙体抗侧性能试验研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(5): 155-163. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190391
Yang Xiaojun, Hao Dan, Fu Shuai, Wang Jiayang, Zhang Lu, Yu Yihao. Lateral resistance of wood frame shear walls integrated with wood-plastic composites[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(5): 155-163. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190391
Citation: Yang Xiaojun, Hao Dan, Fu Shuai, Wang Jiayang, Zhang Lu, Yu Yihao. Lateral resistance of wood frame shear walls integrated with wood-plastic composites[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(5): 155-163. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190391

木塑集成木构框剪墙体抗侧性能试验研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20190391
基金项目: 国家自然科学基金项目(31300484),校企合作基金项目(FW201700177)
详细信息
    作者简介:

    杨小军,博士,副教授。研究方向:木材加工与木结构建筑工程研究。Email:yxj5460@163.com 地址:210037 江苏省南京市龙蟠路159号南京林业大学材料科学与工程学院

  • 中图分类号: S781.2;TU366.2

Lateral resistance of wood frame shear walls integrated with wood-plastic composites

  • 摘要: 目的以木塑为主要材料将木塑与木结构相结合,探索一种基于木结构的木塑建筑,是克服现有轻钢结构木塑建筑不足的一个重要途径。墙体抗侧性能是决定木塑建筑在地震灾害作用下能否安全的重要因素,研究木塑集成木构框剪墙体抗侧性能可以为维护木塑建筑安全提供科学依据。方法设计了5片普通木塑集成框剪墙体和3片带斜撑的木塑集成框剪墙体,通过低周反复加载试验方法,研究了墙体的抗侧刚度、抗剪强度、立柱上拔量、刚度退化和单位耗能。结果木塑集成木构墙体的抗侧性能主要取决于木塑材结构支撑方式和覆面板连接方式,其破坏特征表现为覆面板钉连接失效破坏和木塑材连接节点断裂破坏。对于普通墙体,面板钉间距为75 mm时,墙体的抗剪强度、抗侧刚度和单位耗能分别比普通常规墙体的高出了35.40%、16.88%和76.22%。带斜撑墙体抗侧性能均明显优于普通常规墙体,木塑材人型撑和K型撑墙体的抗侧性能均与钢条剪刀撑墙体的相当,其中木塑材K型撑墙体抗侧刚度和单位耗能分别比钢条剪刀撑的高出了14.76%和16.44%,抗剪强度比钢条剪刀撑墙体的低了11.34%。覆面板厚度、斜撑和面板钉连接方式对墙体的约束作用能显著减小墙体框架立柱的上拔。结论木塑材集成方式是墙体抗侧性能的重要影响因素,采用框剪结构,增加斜撑和提高面板钉连接可靠性,能充分发挥木塑材料的优异性能,使墙体满足木塑建筑抗震要求。

     

  • 图  1  典型木塑集成框剪墙体结构

    Figure  1.  Typical WPC integrated frame shear wall structure

    图  2  框剪墙体试验装置

    Figure  2.  Test device of WPC integrated frame shear wall

    图  3  普通框剪墙体破坏形式

    Figure  3.  Failure characteristics of ordinary frame shear walls

    图  4  Z1墙体破坏形式

    Figure  4.  Failure characteristics of Z1 wall

    图  5  Z2墙体破坏形式

    Figure  5.  Failure characteristics of Z2 wall

    图  6  Z3墙体破坏形式

    Figure  6.  Failure ways of Z3 wall

    图  7  各墙体试件滞回曲线

    Figure  7.  Hysteresis curves of wall specimens

    图  8  各墙体测点3立柱上拔量

    Figure  8.  Uplift of walls’ columns marked with measuring point 3

    图  9  各墙体刚度退化曲线

    Figure  9.  Stiffness degradation curves of walls

    图  10  各墙体单位耗能曲线

    Figure  10.  Unit energy dissipation curves of walls

    表  1  木塑集成框剪墙体试件

    Table  1.   Specimens of WPC integrated frame shear walls

    编号 No.面板厚度
    Panel thickness/mm
    增强方式
    Enhanced way
    面板钉 Slab screw/mm木塑柱间距
    WPC column spacing/mm
    长 Length间距 Spacing
    W1940150610
    W21240150610
    W3124075610
    W41240150406
    W51260150610
    Z112人型撑 ˄-type brace40150610
    Z212K型撑 K-type brace40150610
    Z312剪刀撑 X-type brace40150610
    下载: 导出CSV

    表  2  各墙体主要试验结果平均值

    Table  2.   Mean results of lateral test for frame shear walls

    墙体编号
    Wall No.
    峰值荷载
    Peak load
    (Ppeak)/kN
    峰值位移
    Peak displacement ($\scriptstyle \varDelta_{\rm{peak}}$)/mm
    抗剪强度
    Lateral strength (Vpeak)/(kN∙m− 1)
    抗侧刚度
    Lateral stiffness (Ke)/(kN∙m− 1)
    耗能
    Energy dissipation (E)/(kJ∙m− 1)
    W111.4152.039.35314.213.05
    W213.3452.0110.93367.493.28
    W320.6461.6716.92479.535.78
    W417.8965.0314.66394.173.20
    W515.6165.0212.80343.983.63
    Z118.8865.0115.48416.114.24
    Z217.7552.0014.55489.085.03
    Z319.7666.4316.20426.194.32
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-14
  • 修回日期:  2019-11-04
  • 网络出版日期:  2020-05-06
  • 刊出日期:  2020-07-01

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