一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法技术

本发明专利技术提供了一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，包括横纹销槽层压破坏承载力F

【技术实现步骤摘要】
一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法
本专利技术涉及木结构销栓连接
，具体涉及一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法。
技术介绍
对于木结构销栓连接而言，虽然连接节点承载力相对较低，但其延性性能较好，所以，木结构销栓类连接的应用较为广泛。一般情况，木结构销栓类连接承载力的获取是通过模拟法、实测法和公式计算法，其中，实测法获取的承载力最为真实和可靠，公式计算法有一定的误差范围，但其简便省力，所以应用较为广泛。根据对销栓连接横纹受力的木构件分析，当销栓正下方的横纹压应力超过木材横纹槽压强度时，木构件将发生销槽承压破坏，在该破坏模式中，销栓发生相对较大的滑移，销槽下方木材出现压溃现象，属于延性破坏；在横纹压应力达到横纹销槽承压强度之前，由于横纹拉力和剪力作用，木构件将出现顺纹方向的裂缝，随着荷载的增大，裂缝将会进一步发展而导致构件失效，此时的连接节点滑移很小，木材发生劈裂破坏，属于典型的脆性破坏。所以，在木材销槽承压破坏和木材劈裂破坏中，较小的破坏荷载控制着木结构连接节点的设计承载能力。而目前的木结构销栓连接承载力计算方法只考虑了木材横纹销槽承压破坏，没有考虑木材横纹劈裂破坏，且现有的计算方法中木材横纹销槽承压强度计算方法，没有考虑木结构实际工程中销栓连接横纹受力的边界条件，木材横纹销槽承压强度取值与实际不符，有待于进一步讨论。综上所述，急需一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，使其突破现有计算方法的不足和实际应用的局限性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，包括横纹销槽层压破坏承载力FEYM和横纹劈裂破坏承载力Fspl的计算；销栓连接承载力Fult取两者中的最小值，即其中，FEYM为FEYMI和FEYMIV两者中的较小值；FEYMI为欧洲屈服模式Ⅰ对应的承载力，FEYMIV为欧洲屈服模式Ⅳ对应的承载力；所述欧洲屈服模式Ⅰ对应的承载力计算公式为：所述欧洲屈服模式Ⅳ对应的承载力计算公式为：式中：neff表示有效销栓数量；b表示构件厚度；lc表示销栓顺纹方向的中心间距；My,pl表示销栓抗弯屈服弯矩，My,pl＝0.137d3fy，其中，fy为销栓的屈服强度；fe,90表示木材横纹销槽承压强度，he0＝0.4he≤140mm；fc,90表示木材横纹抗压屈服强度；α表示有效加载高度he和构件高度h之比，α＝he/h；d表示销栓直径，单位为毫米，HA表示一个无量纲的修正函数，HA＝10.25d-0.555；n表示销栓的实际数量；所述横纹劈裂破坏承载力Fspl的计算公式为：式中：fw表示节点宽度几何参数的影响系数；fc表示节点高度几何参数的影响系数；C1为断裂力学参数。进一步地，所述节点宽度几何参数的影响系数的计算公式为：式中，lr表示节点宽度；s表示2个节点中心间距的1/2；N表示连接节点数量。进一步地，所述节点高度几何参数的影响系数的计算公式为：nr表示木材横纹方向销栓的排数；hc表示节点高度。进一步地，所述断裂力学参数的表达式为其中，G为木材剪切模量，Gc为木材临界能量释放率。进一步地，所述断裂力学参数C1通过板-单销栓节点试件直接测试得到，其中Fu表示板-单销栓节点试件的破坏荷载。应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：本专利技术中，木材横纹销槽承压强度取值依据考虑了实际工程中销栓连接横纹受力的边界条件，以及与顺纹方向销槽层压强度的不同点；而且，木材横纹销槽承压强度计算方法中充分考虑了销槽承压应力的影响范围和传递路径，能准确反映木材横纹销槽承压破坏的特征，且来源于理论推导和半经验修正。横纹劈裂破坏承载力考虑了连接节点几何参数(节点宽度、高度、销栓数量等)和连接节点数量的影响，进而有效提高连接节点劈裂承载力的计算精度和适用范围。本专利技术的计算方法包括了所有的破坏种类，与实际工程的应用相一致，且横纹承载力计算值可靠，适用性较强，具有重要的理论意义，对实际工程的应用具有指导作用，可以为国家现行标准《木结构设计标准》GB50005-2017中相关条款的修订提供参考。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是木结构销栓连接横纹受力示意图；图2是木材横纹销槽承压强度加载示意图；图3板-单销栓节点试件的加载示意图；图4(a)是含初始裂纹简支梁结构的静力分析示意图(1/2梁长)；图4(b)是含初始裂纹简支梁示意图(1/2梁长)；图5是图4(b)中梁单元截面内力分布示意图；图6是连接节点宽度的影响；图7是hc/he的影响关系；图8是nrhc/1000的影响关系；图9(a)是式2.20预测能力模型预测值/实测平均值；图9(b)是式2.20预测能力模型预测值/实测平均值与α的关系图10(a)式2.21预测能力模型预测值/实测平均值图10(b)式2.21预测能力模型预测值/实测平均值与α的关系图11(a)承载力计算值和文献数据对比结果nc＝2；图11(b)承载力计算值和文献数据对比结果nr＝2；图12(a)实测值与计算值的对比Fexp与Fpre的对比；图12(b)实测值与计算值的对比Fexp/Fpre与α的关系。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：参见图1～图12，一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，考虑了木材横纹销槽承压破坏和木材横纹劈裂破坏。木结构销栓连接横纹受力的一般情况如图1所示。对于木材横纹销槽承压破坏，首先，木材横纹销槽承压强度取值依据考虑了木结构销栓连接横纹受力的边界条件，以及与顺纹方向销槽层压强度的不同点；其次，充分考虑了销槽承压应力的影响范围和传递路径，能准确反映木材横纹销槽承压破坏的特征。木材横纹销槽承压强度加载示意如图2所示，最大荷载记为销槽层压荷载，其计算方法如式2.1所示。式中：fe,90表示木材横纹销槽承压强度；fc,90表示木材横纹抗压屈服强度；α表示有效加载高度和构件高度之比，α＝he/h；d表示销栓直径(mm)，HA表示一个无量纲的修正函数，HA＝10.25d-0.555根据欧洲屈服模式，将钢板销槽承压强度假定为无穷大，考虑销栓长细比和数量的影响，对钢夹板为厚板的销栓连接横纹受力构件，对应承载力计算如式2.2和式2.3所示。欧洲屈服模式Ⅰ(EYMⅠ)欧洲屈服本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，其特征在于，包括横纹销槽层压破坏承载力F

【技术特征摘要】
1.一种木结构钢夹板销栓连接承载力的计算方法，其特征在于，包括横纹销槽层压破坏承载力FEYM和横纹劈裂破坏承载力Fspl的计算；销栓连接承载力Fult取两者中的最小值，即其中，FEYM为FEYMI和FEYMIV两者中的较小值；FEYMI为欧洲屈服模式Ⅰ对应的承载力，FEYMIV为欧洲屈服模式Ⅳ对应的承载力；
所述欧洲屈服模式Ⅰ对应的承载力计算公式为：



所述欧洲屈服模式Ⅳ对应的承载力计算公式为：



式中：neff表示有效销栓数量；b表示构件厚度；lc表示销栓顺纹方向的中心间距；My,pl表示销栓抗弯屈服弯矩，My,pl＝0.137d3fy，其中，fy为销栓的屈服强度；fe,90表示木材横纹销槽承压强度，he0＝0.4he≤140mm；fc,90表示木材横纹抗压屈服强度；α表示有效加载高度he和构件高度h之比，α＝he/h；d表示销栓直径，单位为毫米，HA表示一个无量纲的修正函数，HA＝10.25d-0.555；n表示销栓的实际数量；
所述横纹劈裂破坏承载力Fspl的计算公式为：



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【专利技术属性】
技术研发人员：冯新，陈伯望，肖宏彬，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43