木結(jié)構(gòu)釘連接力學(xué)性能分析

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1、DissertationfortheDegree"CLICKHEREANDINPUTTHESUBJECT"Candidate:ChenEnlingSupervisor:FeiBenhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:WoodScienceandTechnologyDateofDefence:Jun2008Degree-Conferring-Institution:ChineseAcademyofForestry萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工

2、作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得本研究生培養(yǎng)單位或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢

3、索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：年月日年月日學(xué)位論文作者畢業(yè)聯(lián)系方式工作單位：聯(lián)系電話：電子郵件：通訊地址、郵編：萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)得以連貫的依據(jù)，任何結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)必須能夠把所受荷載從一個(gè)構(gòu)件傳遞到另一個(gè)，直至傳到基礎(chǔ)，在輕型木結(jié)構(gòu)中所受荷載通過(guò)數(shù)以百計(jì)的構(gòu)件和數(shù)以千計(jì)的釘節(jié)點(diǎn)來(lái)傳遞，因此明確構(gòu)件材料的釘連接性能是其應(yīng)用于現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)中重要的一步。結(jié)合現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)，本文采用國(guó)產(chǎn)人工林杉木規(guī)格材以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見(jiàn)的普通圓鋼釘，依據(jù)ASTMD5764等

4、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)杉木試件進(jìn)行了釘連接性能研究。測(cè)試了杉木規(guī)格材握釘力強(qiáng)度，比較了設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值之間的差距，分析了密度、釘徑、紋理方向、放置時(shí)間和放置環(huán)境對(duì)握釘力強(qiáng)度的影響作用；測(cè)試了杉木規(guī)格材釘槽承壓強(qiáng)度，分析了破壞模式并研究了試件密度、釘直徑、紋理方向等因素對(duì)強(qiáng)度、剛度的影響，采用彈性地基梁理論中Foschi的指數(shù)函數(shù)模型對(duì)杉木釘槽承壓時(shí)的基體特性進(jìn)行了理論分析；對(duì)所用國(guó)產(chǎn)圓鋼釘進(jìn)行了屈服強(qiáng)度測(cè)試，明確了幾種國(guó)內(nèi)常用圓鋼釘?shù)那?qiáng)度等性質(zhì)，對(duì)釘節(jié)點(diǎn)的單剪承載力進(jìn)行了測(cè)試，研究了節(jié)點(diǎn)的破壞模式，比較了設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值之間的差異，分析了釘頭效應(yīng)、構(gòu)件表面摩擦力等

5、因素對(duì)承載特性的影響。論文的主要結(jié)果如下：（1）杉木握釘力值高于國(guó)外相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)值，滿足使用要求，其中密度是影響握釘力最重要的因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)握釘力值進(jìn)行回歸分析表明其密度指數(shù)常數(shù)值為1.784，低于國(guó)外設(shè)計(jì)公式所采用的2.5。（2）握釘力強(qiáng)度與釘直徑成正比，但當(dāng)釘直徑大于3.5mm時(shí)易產(chǎn)生開(kāi)裂；端面握釘力變異系數(shù)為17.3-24.4，縱面為11.4-19.3，端面強(qiáng)度變異性大于縱面，握釘力變異范圍與試件密度并無(wú)相關(guān)性，杉木端縱面握釘力強(qiáng)度比為0.6-0.8，釘直徑對(duì)端縱比并無(wú)顯著性影響。（3）釘節(jié)點(diǎn)制作完成后，放置時(shí)間及放置環(huán)境對(duì)握釘力強(qiáng)度有降低的作

6、用，自然條件下放置一周后握釘力強(qiáng)度下降29%，與放置時(shí)間相比放置環(huán)境溫濕度變化所造起的握釘力下降現(xiàn)象更為明顯。（4）杉木釘槽承壓實(shí)驗(yàn)采用半孔承壓法較為合適，順紋加載時(shí)釘槽承壓有釘槽壓潰和試件劈裂兩種破壞模式，橫紋有釘槽壓潰和翹曲兩種破壞模式，杉木釘槽承壓以釘槽壓潰的延性破壞模式為主；落葉松以劈裂、翹裂的脆性破壞模式為主。I萬(wàn)方數(shù)據(jù)（5）荷載方向?qū)︶敳鄢袎簭?qiáng)度有明顯的影響，順紋加載時(shí)極限釘槽承壓強(qiáng)度、5%直徑偏移強(qiáng)度以及剛度為橫紋加載時(shí)的2倍；方差分析表明橫紋順紋加載時(shí)釘直徑對(duì)釘槽承壓強(qiáng)度均無(wú)顯著性影響，但對(duì)剛度有顯著性影響。（6）密度與釘槽承壓強(qiáng)度

7、、剛度有著正相關(guān)的關(guān)系，比較實(shí)驗(yàn)值與我國(guó)設(shè)計(jì)值表明我國(guó)釘槽強(qiáng)度設(shè)計(jì)值偏低，與實(shí)際相差較大；比較實(shí)驗(yàn)測(cè)試值與北美木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值表明數(shù)值基本相近，除橫紋加載條件下落葉松強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)值外其余都均滿足要求，因此北美木結(jié)構(gòu)釘槽強(qiáng)度計(jì)算方法優(yōu)于我國(guó)現(xiàn)有計(jì)算方法，但其橫、順加載時(shí)采用相同的計(jì)算公式不能反應(yīng)橫、順紋荷載下的強(qiáng)度差異；對(duì)順紋加載時(shí)釘槽強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行冪函數(shù)非線性回歸分析可得指數(shù)常數(shù)值為1.137，低于北美設(shè)計(jì)公式中所采用的1.84。（7）實(shí)驗(yàn)所用圓鋼釘屈服強(qiáng)度與規(guī)范設(shè)計(jì)值相近，側(cè)剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明杉木釘節(jié)點(diǎn)共有五種破壞模式，分別為釘從主構(gòu)件拔出、釘帽嵌入邊構(gòu)

8、件、邊構(gòu)件劈裂、釘槽承壓破壞、釘屈服；釘節(jié)點(diǎn)的剛度離散性明顯大于強(qiáng)度，釘帽效應(yīng)及構(gòu)件間摩擦力對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力有著增強(qiáng)的作用，導(dǎo)