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CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究

贾苑 乔菁 张佳男 刁玥 高颖

贾苑, 乔菁, 张佳男, 刁玥, 高颖. CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(10): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243
引用本文: 贾苑, 乔菁, 张佳男, 刁玥, 高颖. CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(10): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243
Jia Yuan, Qiao Jing, Zhang Jianan, Diao Yue, Gao Ying. Mechanical performance of CLT wall-to-floor joints with T connector[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(10): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243
Citation: Jia Yuan, Qiao Jing, Zhang Jianan, Diao Yue, Gao Ying. Mechanical performance of CLT wall-to-floor joints with T connector[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(10): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243

CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243
基金项目: 

国家重点研发计划 2017YFC0703503

北京林业大学“国家级大学生创新创业训练计划”项目 201710022034

国家自然科学 31770602

北京市支持中央在京高校共建项目 2015-共建

详细信息
    作者简介:

    贾苑。主要研究方向:木质结构与木质复合材料。Email: jiayuan@bjfu.edu.cn  地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学森工楼

    责任作者:

    高颖,博士,副教授。主要研究方向:木质结构与木质复合材料。Email: gaoying@bjfu.edu.cn  地址:同上

  • 中图分类号: TU366.2

Mechanical performance of CLT wall-to-floor joints with T connector

  • 摘要: 目的正交胶合木(CLT)较之传统的结构用工程木质材料,因其优异的材料性能使得现代木结构建筑能够向高层建筑发展。然而,现有的结构连接节点并不能完全体现CLT板材本身所具有的优异性能。对T型连接件在CLT墙体-楼板处的节点应用进行抗剪性能研究,并与角钢的连接性能进行比较,以探究T型连接件节点的可行性,为T型连接件在CLT建筑中的应用提供科学依据。方法分别对角钢连接节点试件、不同螺栓直径的T型连接件节点试件进行了单调加载试验。通过特征值分析法,对试验所得的荷载-位移曲线进行分析,对比不同连接节点形式下的峰值荷载、初始刚度、延性系数和耗能情况。结果相比传统的角钢连接节点,T型连接件节点的金属件破坏程度低,木材破坏程度高,且其峰值荷载提高了142.5%,初始刚度提高了125.0%,延性系数下降了33.2%,耗能提高了132.6%。当T型连接件节点的螺栓直径从10 mm增大到12 mm时,其峰值荷载提高了13.2%,初始刚度提高了13.7%,延性系数提高了16.2%,耗能提高了14.8%。结论T型连接件能更好地抵抗墙体-楼板节点的剪切力,并能更好地体现CLT自身的刚度,且T型连接件用于CLT建筑中墙板-楼板节点的力学性能总体好于角钢。对于T型连接件节点,适当增大螺栓的直径可提高其连接强度,但提高程度有限。

     

  • 图  1  金属连接件具体尺寸

    单位:mm Unit: mm

    Figure  1.  Specific size of metal connectors

    图  2  CLT墙体-楼板节点试件

    单位:mm Unit: mm

    Figure  2.  CLT wall-to-floor joint specimens

    图  3  试验加载示意图

    Figure  3.  Diagram of test loading

    图  4  角钢组试件破坏模式

    Figure  4.  Failure modes of angle bracket specimens

    图  5  T型连接件组试件的破坏模式

    Figure  5.  Failure modes of T connector specimens

    图  6  各组试件荷载位移曲线

    Figure  6.  Load-displacement curves for specimens

    表  1  各组试件参数

    Table  1.   Specimen parameters of each group

    组别编号
    Group No.
    试件个数
    Specimen number
    自攻螺钉
    Tapping screw
    螺栓
    Bolt
    直径
    Diameter/mm
    长度
    Length/mm
    强度等级
    Strength grade
    直径
    Diameter/mm
    长度
    Length/mm
    强度等级
    Strength grade
    J 3 4 60 8.8
    T10 4 4 60 8.8 10 130 8.8
    T12 4 4 60 8.8 12 130 8.8
    注:J代表角钢,T10代表螺栓直径为10 mm的T型连接件,T12代表螺栓直径为12 mm的T型连接件。Notes: J represents the angle bracket, T10 represents T connector with bolt diameters of 10 mm, and T12 represents T connector with bolt diameters of 12 mm.
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    表  2  各试件的力学性能参数

    Table  2.   Mechanic parameters of specimens

    试件编号
    Specimen No.
    峰值荷载
    Peak load/kN
    初始刚度
    Initial stiffness/(kN·mm-1)
    延性系数
    Ductility coefficient
    耗能
    Energy dissipation/(kN·mm)
    J-1 11.06 0.47 5.94 536.73
    J-2 12.73 0.70 2.86 276.64
    J-3 12.70 0.62 1.54 236.05
    T10-1 26.04 1.37 1.56 409.21
    T10-2 30.38 1.69 1.50 595.18
    T10-3 31.20 1.10 1.22 749.27
    T10-4 28.14 1.39 1.15 467.33
    T12-1 34.81 1.71 1.55 645.94
    T12-2 34.89 1.84 1.23 533.80
    T12-3 34.13 1.47 1.62 707.23
    T12-4 27.19 1.30 1.90 662.16
    注:试件J-1的试验结果偏差过大,因此对J组的各力学性能参数取平均值时将其剔除。Notes: the deviation of test results for specimen J-1 is oversized, so it is eliminated when calculating the mean value of each mechanical performance parameters for group J.
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    表  3  峰值荷载平均值

    Table  3.   Mean value of maximum load

    组别Group J T10 T12
    峰值荷载Peak load/kN 12.72 28.94 32.76
    标准差Standard deviation 0.02 2.01 3.23
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    表  4  初始刚度平均值

    Table  4.   Average initial stiffness

    组别Group J T10 T12
    初始刚度
    Initial stiffness/(kN·mm-1)
    0.66 1.39 1.58
    标准差
    Standard deviation
    0.04 0.21 0.21
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    表  5  延性系数平均值

    Table  5.   Average ductility coefficient

    组别Group J T10 T12
    延性系数Ductility coefficient 2.20 1.36 1.58
    标准差Standard deviation 0.66 0.18 0.24
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    表  6  耗能平均值

    Table  6.   Average energy dissipation

    组别Group J T10 T12
    耗能
    Energy dissipation/(kN·mm)
    256.35 555.25 637.28
    标准差
    Standard deviation
    20.30 130.67 63.83
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-25
  • 修回日期:  2018-08-24
  • 刊出日期:  2018-10-01

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