轻型木结构榫卯连接边界墙骨柱节点拉拔性能分析

摘要

轻型木结构剪力墙骨架构件通常为钉连接方式，在平面内弯矩作用下易发生墙体两端边缘的边界墙骨柱上拔破坏，为此需设置抗拔紧固件以有效传递上拔力。采用榫卯节点替代钉连接和抗拔紧固件可大幅提高剪力墙的抗侧性能和装配效率。为对比榫头尺度比和榫颊夹角对榫卯连接边界墙骨柱节点拉拔性能的影响，提出节点拉拔承载力公式，本研究通过8组共40个边界骨柱连接节点的单调加载试验和有限元参数分析，分别考察榫卯形式、榫端长度、榫肩长度、榫颊长度、榫颊夹角等参数的影响，深入分析节点的破坏形态、受力性能及主要参数影响规律，建立节点拉拔承载力计算公式。结果表明：轻型木结构边界骨柱榫卯节点的拉拔性能优于钉连接节点，其中纵向透榫的极限承载力达到钉连接节点的2倍以上；榫卯节点在拉拔作用下的破坏形态主要为卯口剪坏、卯口底部拉裂和榫头拔出3类；榫颊夹角θ对节点拉拔性能的影响显著，当榫颊夹角θ满足78°≤θ≤82°同时榫头尺度比ω满足0.38≤ω≤0.45时，节点极限承载力达到较高水平，所推导的节点拉拔承载力计算公式拟合优度高。针对云杉-松-冷杉类截面尺寸为38 mm×89 mm的规格材，建议边界骨柱采用纵向透榫连接，最优参数组合为榫颊夹角θ=80°、榫头尺度比ω=0.40、榫端尺寸a=31 mm、榫肩尺寸b=35 mm。

关键词

轻型木结构 / 边界骨柱 / 榫卯节点 / 拉拔性能 / 承载力计算公式

基金资助

贵州省科技计划项目(黔科合基础2018[1405])