钢-木塑内嵌式组合节点已应用于实际工程案例中,但并未对该节点进行受力性能试验的研究。因此,通过对4种内嵌式组合节点的抗弯性能试验,得到不同的荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线,研究了研究螺栓间距和螺栓排布方式对内嵌式组合节点的破坏模式、抗弯承载力和初始抗弯刚度的影响规律。
一、试验目的
通过对4种内嵌式组合节点的抗弯性能试验,得到不同的荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线,揭示该节点的破坏模式,并研究螺栓间距和螺栓排布方式对内嵌式组合节点的抗弯承载力和初始抗弯刚度的影响规律。
二、试验材料
本试验节点试件由圆环钢毂、钢耳板、木塑梁和螺栓组成。
节点为内嵌式钢节点,节点中心为钢圆环,钢圆环上焊接有钢耳板。两块钢耳板平行嵌入木塑结构杆件的内腔中,并通过螺栓进行连接。


杆件为木塑杆件,截面形式为组合截面,包括木塑材料和AS内增强芯层,AS内增强芯层的作用是增加杆件的刚度与强度。试验所采用的的杆件的截面尺寸为60mm×105mm的异形木塑杆件,在中部有66mm×36mm的内腔,在宽度方向一侧留有23mm×15mm的凹槽,并在凹槽两侧具有木塑成型所需要的直径为7mm的圆孔。


三、试验加载装置
整个节点安装于反力架上,木塑杆件一端与内嵌式钢节点连接,另一端与定制的支座连接。为使整个构件的边界条件接近铰接,支座采用钢夹板节点,并通过四个直径12mm的螺栓进行固定。支座底板嵌在反力架的钢梁上。


四、数据采集
本次试验的数据采集系统包括电脑、静态应变采集仪、拉压力传感器、应变片和位移计。节点的竖向荷载通过反力架以及液压千斤顶进行加载,在千斤顶与钢圆环盖板之间放置100KN拉压力传感器来测定实际的荷载。钢耳板的转角以及木塑梁的转角测定需在相应的位置放置位移计。在钢圆环盖板上放置位移计w1测定钢节点中钢圆环的竖向位移,分别在两端的钢耳板上放置一个位移计w2、w3以测定耳板的位移;在两端的木塑梁的节点区域中线上各放置一个位移计w5、w6;此外,在木塑梁的跨中位置各放置一个位移计w4、w7,用以测定木塑梁的转角。

五、加载方案
本试验为静力加载试验,采用人工手动加载。预加载后的加载方式采用分级加载的方式,每一级荷载为0.4KN,加载至破坏为止。根据木结构试验方法标准,每一级荷载加载完毕后,持续30s,持荷过程中荷载与位移数据有一定的波动,待试验数据稳定后方可进行下一级加载,当节点失去承载力时停止加载。
六、试验现象
加载过程中,木塑不会因为转动和钢节点发生接触,木塑和节点之间仅通过螺栓、木塑和耳板间的摩擦传递荷载。全部节点在加载后与加载前对比,被连接的两个木塑梁之间发生明显的相对转动。在加载过程中,节点的中心位移随荷载的增加而增加。在破坏前,木塑表面未出现明显的裂缝,同时由于螺帽的遮挡,并未观察到螺栓与木塑之间的相对滑移现象。节点在加载过程中,均存在荷载衰减现象,这种现象随着荷载的增加越发明显,即荷载越大,持荷时间衰减的数值越大。




七、荷载-位移曲线
JDB-1、JDB-2和JDD-2节点的竖向位移随荷载发展分为4个阶段,如图3.14所示:
①随着竖向荷载的增加竖向位移增长较快;②随着竖向荷载的增加,螺栓发生滑移,竖向位移增速加快;③随着竖向荷载的增加,木塑与耳板开始产生挤压变形,竖向位移增速减慢;④此阶段节点发生较大的声响,木塑梁发生了较为明显的转动,节点破坏。而JDC-1仅包括第①、第③和第④三个阶段。

八、弯矩-转角曲线
弯矩-转角曲线可反映节点的抗弯承载力和初始抗弯刚度。本试验中,弯矩由支座反力(取液压千斤顶竖向荷载的一半)与支座中心到木塑梁节点区域中心的距离(541mm)计算所得。各节点的弯矩-转角曲线如图3.15所示,由图可知,曲线的总体趋势与荷载-位移曲线相似。

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钢-木塑内嵌式组合节点已应用于实际工程案例中,但并未对该节点进行受力性能试验的研究。因此,通过对4种内嵌式组合节点的抗弯性能试验,得到不同的荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线,研究了研究螺栓间距和螺栓排布方式对内嵌式组合节点的破坏模式、抗弯承载力和初始抗弯刚度的影响规律。
一、试验目的
通过对4种内嵌式组合节点的抗弯性能试验,得到不同的荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线,揭示该节点的破坏模式,并研究螺栓间距和螺栓排布方式对内嵌式组合节点的抗弯承载力和初始抗弯刚度的影响规律。
二、试验材料
本试验节点试件由圆环钢毂、钢耳板、木塑梁和螺栓组成。
节点为内嵌式钢节点,节点中心为钢圆环,钢圆环上焊接有钢耳板。两块钢耳板平行嵌入木塑结构杆件的内腔中,并通过螺栓进行连接。


杆件为木塑杆件,截面形式为组合截面,包括木塑材料和AS内增强芯层,AS内增强芯层的作用是增加杆件的刚度与强度。试验所采用的的杆件的截面尺寸为60mm×105mm的异形木塑杆件,在中部有66mm×36mm的内腔,在宽度方向一侧留有23mm×15mm的凹槽,并在凹槽两侧具有木塑成型所需要的直径为7mm的圆孔。


三、试验加载装置
整个节点安装于反力架上,木塑杆件一端与内嵌式钢节点连接,另一端与定制的支座连接。为使整个构件的边界条件接近铰接,支座采用钢夹板节点,并通过四个直径12mm的螺栓进行固定。支座底板嵌在反力架的钢梁上。


四、数据采集
本次试验的数据采集系统包括电脑、静态应变采集仪、拉压力传感器、应变片和位移计。节点的竖向荷载通过反力架以及液压千斤顶进行加载,在千斤顶与钢圆环盖板之间放置100KN拉压力传感器来测定实际的荷载。钢耳板的转角以及木塑梁的转角测定需在相应的位置放置位移计。在钢圆环盖板上放置位移计w1测定钢节点中钢圆环的竖向位移,分别在两端的钢耳板上放置一个位移计w2、w3以测定耳板的位移;在两端的木塑梁的节点区域中线上各放置一个位移计w5、w6;此外,在木塑梁的跨中位置各放置一个位移计w4、w7,用以测定木塑梁的转角。

五、加载方案
本试验为静力加载试验,采用人工手动加载。预加载后的加载方式采用分级加载的方式,每一级荷载为0.4KN,加载至破坏为止。根据木结构试验方法标准,每一级荷载加载完毕后,持续30s,持荷过程中荷载与位移数据有一定的波动,待试验数据稳定后方可进行下一级加载,当节点失去承载力时停止加载。
六、试验现象
加载过程中,木塑不会因为转动和钢节点发生接触,木塑和节点之间仅通过螺栓、木塑和耳板间的摩擦传递荷载。全部节点在加载后与加载前对比,被连接的两个木塑梁之间发生明显的相对转动。在加载过程中,节点的中心位移随荷载的增加而增加。在破坏前,木塑表面未出现明显的裂缝,同时由于螺帽的遮挡,并未观察到螺栓与木塑之间的相对滑移现象。节点在加载过程中,均存在荷载衰减现象,这种现象随着荷载的增加越发明显,即荷载越大,持荷时间衰减的数值越大。




七、荷载-位移曲线
JDB-1、JDB-2和JDD-2节点的竖向位移随荷载发展分为4个阶段,如图3.14所示:
①随着竖向荷载的增加竖向位移增长较快;②随着竖向荷载的增加,螺栓发生滑移,竖向位移增速加快;③随着竖向荷载的增加,木塑与耳板开始产生挤压变形,竖向位移增速减慢;④此阶段节点发生较大的声响,木塑梁发生了较为明显的转动,节点破坏。而JDC-1仅包括第①、第③和第④三个阶段。

八、弯矩-转角曲线
弯矩-转角曲线可反映节点的抗弯承载力和初始抗弯刚度。本试验中,弯矩由支座反力(取液压千斤顶竖向荷载的一半)与支座中心到木塑梁节点区域中心的距离(541mm)计算所得。各节点的弯矩-转角曲线如图3.15所示,由图可知,曲线的总体趋势与荷载-位移曲线相似。

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