1. 研究目的与意义
研究的目的:本课题通过前期深入调查,广泛收集相关资料报道,进行螺栓连接木、轻集料混凝土复合梁加工方法的试验可行性论证,并对木、轻集料混凝土复合梁进行截面设计计算和弯曲性能计算,以及对最后成果进行评估。
研究的意义:通过该课题的研究让自己对大学所学的课程进行系统的整合,增强自己的实践能力;本研究课题中,使用AutoCAD、Word、OrigiPro绘图等软件,亦将增强大学生对常用软件的掌握和应用。
2. 国内外研究现状分析
近年来,由于中国和欧美的广泛交流,国外的木材和结构体系引入中国,木结构住宅建筑在中国的建筑逐渐增多,丰富了中国住宅建筑的发展和选择模式。
①南京工业大学土木工程学院的闫怀东、胡夏闽、兰旭焘通过进行木-混凝土组合梁螺钉连接件推出试验,研究了木-混凝土组合梁剪力连接件的受力性能。试验结果表明:螺钉连接件的强度和直径、螺钉嵌入木材的长度等都对螺钉连接件抗剪承载力有影响。
②南京工业大学土木工程学院的韦尘雨、胡夏闽应用abaqus有限元分析软件对原木-混凝土组合梁螺钉连接件进行三维实体有限元分析,模型考虑了材料非线性、木梁和混凝土翼板之间的相对滑移,对原木-混凝土组合梁螺钉推出件单调加载下的受剪性能进行分析。结果表明:有限元分析结果与现有试验结果吻合较好。对于原木-混凝土组合梁,螺钉在受弯破坏模式下,螺钉连接件的受剪承载力随螺钉直径、螺钉抗拉强度、螺钉嵌入木材深度的增加而提高,但受螺钉排布方式和混凝土强度影响较小。研究发现,增大螺钉直径对提高螺钉连接件受剪承载力最为有效。在有限元分析的基础上,结合试验数据,提出单个螺钉受剪承载力计算时应考虑螺钉直径、螺钉嵌入木材深度、螺钉抗拉强度和木材强度的影响。
3. 研究的基本内容与计划
1、首先到图书馆查阅相关的文献资料,收集关于轻集料、水泥、木材等原材料的物理、力学性能,常用螺栓连接键的类型和性能,以及常见螺栓的类型与工程应用。并据此预测木材基材成孔后,把螺栓固定在孔中,形成的螺栓与木材的连接键的性能。
2、选择具有代表性的试验原材料:如螺栓规格采用直径8mm,10mm,12mm,可以在实验室自行截取长度;粘结的胶水可以自行购买的ab胶、502胶,也可以研究配制呋喃胶泥作为粘结剂;木材从弘扬装饰城的木材市场购买,拟用俄罗斯樟子松。
3、复合梁的设计阶段,严格按照《木结构试验方法标准(gbt 50329-2012)》、《木结构试验方法标准(gb/t503292012)》和《木材胶粘剂及其树脂检验方法(gb/t140742006)》等进行试验设计;重点是参考文献资料中别人的成果指导自己的设计工作,包括梁的截面尺寸、螺栓的粗细和间隔、轻集料混凝土的强度等等。
4. 研究创新点
木-混凝土组合结构是通过剪力连接件将木梁与混凝土翼板连接成整体共同受力,其中木粱承受拉 力,混凝土翼板承受压力,剪力连接件传递交界面上的纵向剪力,这样的组合方式大大提高了其强度和刚度,增强了其抗震性能和防火能力,还可以改善木结构房屋 的隔音性能,同时又可以节约成本,提高技术经济效益。
