课题在基金委资助下开展了胶合木梁柱螺栓节点弯剪单调和低周反复加载试验和相关木材、自攻螺丝等材性试验。试验考虑了两种胶合木制作方式、三种螺栓直径、两种螺栓边距和两种梁柱构件宽度。试验表明,胶合木梁柱螺栓节点在弯剪荷载作用下,在加载初期主要由木材横纹承压抵抗外部弯矩,当木材横纹劈裂裂缝扩展至构件端部后(位于节点区域内)则裂缝两侧木材以悬臂梁机制抵抗外部弯矩直至悬臂梁端部发生弯曲破坏。 课题建立了考虑木材各向、拉压异性的本构特性以及螺栓-木材、木材-木材和木材-钢板接触性能的三维精细化有限元模型,试验结果表明模型具有较好的计算精度。课题基于有限元模型进一步开展了考虑节点螺栓直径、边距以及螺栓孔隙影响的参数分析。研究结果表明:节点刚度和承载力随螺栓直径增大或边距减小而提高,而节点延性和耗能随之降低;螺孔孔隙的存在会导致节点弯矩-转角曲线初始段刚度明显降低,且低刚度段的范围(长度)随螺栓孔隙的增大而扩大。 在试验和数值模拟的基础上,课题考虑Ibarra带有捏拢特征的滞回数学模型并采用非线性拟合方法得到了胶合木梁柱螺栓节点弯矩-转角滞回关系模型参数,模型较好地体现了节点弯矩-转角骨架曲线特征(包括初始刚度及非线性发展)以及多次循环加载间节点刚度和峰值荷载退化等特征。 此外,课题开展了采用自攻螺丝和交叉胶合木技术提升节点刚度和承载力的初步研究。研究表明,自攻螺丝和交叉胶合木技术可有效提高节点极限承载力(分别为80%和52%)、极限变形和耗能能力。 2100433B