1. 研究目的与意义
木材端面木质疏松、粗糙、面内力学性质差、易开裂等不足影响了木材构件的连接和荷载传递。随着高强抗拉性能的碳纤维的出现，采用碳纤维增强木材端面成了一种有效的技术手段。通过在木材端面粘结复合碳纤维不仅可大幅度提高木材端面面内的力学性能，而且其尺寸稳定性也能得到明显改善。
在现代木结构建筑中常用的连接方式中钉连接具有结合紧密、制作简单、安全可靠等优点，因而被广泛用于木结构的连接。钉连接的性能主要取决于圆钉自身的性能和木材的握钉性能。目前对钉的连接性能研究主要集中于握钉力、钉材料、钉结构及单调荷载下钉抗剪力试验研究，而对钉在循环荷载下的连接受剪性能尚缺乏研究。在木结构建筑中钉连接接点部位常常因风、雨、人员、地震等原因使钉处于变化荷载作用下，变化荷载易削弱钉连接性能。
为此，本课题将从木构件常见钉连接方式入手研究碳纤维增强木构件端部钉接点在循环荷载下抗剪性能，从而使木建筑能够更好的适应自然环境的变化，耐久性更好。
2. 国内外研究现状分析
20世纪80年代初欧美、日本、澳大利亚等国开始重视GFRP在土木工程中的运用，应用范围多集中于桥梁、海工构筑物、非磁性建筑等工程，在桥梁方面应用较多。90年代初，欧、美、日等国家开始CFRP加固和增强木结构的研究，主要运用于木梁相关的研究。在我国该项研究起步较晚，刚开始主要运用于混凝土建筑梁的加固和抗弯性能等的研究。2005年祝金标等对碳纤维布加固破损木梁进行了试验研究，之后陆续有关于木梁抗弯、抗剪相关的研究。但对碳纤维运用于木材端部这一技术相关的研究在我国较少。目前杨小军（2013）研究了碳纤维木材复合材交变应力蠕变性能（2014）研究利用粉状碳纤维增强木材构件端表面界面力学性能；（2016）对碳纤维增强木构件端部的握钉性能和木构件的端面工艺进行研究。因木材端面木质疏松、粗糙、面内力学性质差、易开裂等不足影响了木材构件的连接和荷载传递，而对循环荷载下木构件端部连接受剪性能研究尚未发现。
在国外Steve等通过轻型木结构住宅的钉连接形式研究，得到钉连接承载力和刚度与木材的密度成正比关系;Christian等开展对排钉抗剪承载力试验研究；Dolan等发现钉材性是钉连接承载性能的主要影响因素；Gorlacher通过对环纹钉的单剪钢-木接头的试验，结果表明抗侧和抗拔承载力随钉杆长度的增长而增大；Dujic等通过对使用南斯拉夫钉钉制的钉连接进行低周反复加载试验，结果表明螺纹钉连接的 承载性能比普通圆钉连接衰减得要快；David等对钉连接试件进行了长期荷载作用试验，结果表明长期荷载对钉连接承载性能有影响，短期荷载并不影响钉连接抗侧和抗拔承载性能。在我国陈志勇等通过国产圆钢钉轻型木结构覆面板连接试件的研究，发现个别试件的钉帽因直径太小而发生钉穿透现象，严重影响钉节点性能；熊海贝等进行了钉节点的单调加载试验与低周反复荷载试验；祝恩淳对钉连接试件进行了低调单向反复加载试验，结果表明随反复加载次数的增加，钉连接的承载力增加，刚度减少，在最多经历25次反复荷载作用后趋于稳定；陈松来等运用单调加载方式进行钉节点试验研究，结果表明钉子拔出的破坏形式强度值最高，延伸性最好。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容及方案：1、木材树种对端部钉连接受剪性能影响；2、循环荷载变化幅度对端部钉连接性能的影响；3、循环荷载变化频率对端部钉连接性能的影响；4、阶梯变化荷载对端部钉连接性能影响；5、循环荷载与静荷载对端部握钉性能对比分析。
试验材料：落叶松、水曲柳规格材，粉状碳纤维、环氧树脂胶粘剂。
钉子材料：木螺钉（型号为gb846-85-st4．2x38-c-h十字槽沉头自攻镀锌螺钉，实际长度50mm）。
4. 研究创新点
针对木材端部木质疏松、粗糙、面内力学性能差、易开裂等不足，本试验木构件端部将采用高强抗拉性能的碳纤维进行增强。加强后的木构件端部采用钉连接并加载循环荷载，将为进一步提高钉节点连接的可靠性提供依据，从而更好的适应自然环境及人居环境的变化，同时对加强和维护木结构建筑的安全性和稳定性具有重要的实际意义，为木结构建筑的进一步推广和发展提供了便利。
