正交胶合木环型耗能节点设计与抗剪试验研究

摘要

连接节点对正交胶合木墙体抗侧力机制的发挥、延性及耗能起着至关重要的作用。本文提出一种由U型阻尼器拼装而成的环形节点，连接正交胶合木墙体与基础钢梁，使墙体的损伤集中于耗能元件，实现地震作用下耗散能量，保护正交胶合木墙体，同时，实现承载力可预测且损坏后可更换。通过低周往复抗剪试验，研究了7个不同形状及厚度的环形耗能节点的受剪性能，并对其滞回曲线、破坏特征、承载力、刚度退化及耗能能力等进行研究，对比不同收腰程度与钢板厚度对抗剪性能的影响；结合Eurocode 5等标准理论，计算正交胶合木锚固端钢板螺钉连接的抗剪承载力，推导环形耗能节点的主要力学性能指标计算公式；并基于有限元Abaqus软件，开展耗能节点往复受剪数值模拟。结果表明：以试验研究为基础，提出的正交胶合木锚固端抗剪承载力计算公式、环形Q235阻尼器力学指标计算公式及开展的有限元分析，为正交胶合木耗能节点设计提供依据；除厚度为8 mm、收腰宽度为86 mm的试件以外，其余节点试件实现了对木材的损伤集中到耗能元件上；所建立的环形阻尼器的力学性能指标计算公式，可以较为准确地预测节点的屈服力、初始刚度与屈服位移；有限元模型可以较好地模拟耗能节点的抗剪行为；通过分析给出了厚度为8 mm、收腰宽度为55 mm的试件为抗剪方向承载力及耗能能力两方面最佳的耗能连接。研究成果为正交胶合木结构在抗震区工程中的应用提供技术支撑。

关键词

正交胶合木 / 环形耗能节点 / 滞回曲线 / 耗能 / 抗剪 / 有限元分析

基金资助

国家自然科学基金项目（52008011）; 北京市教育委员会项目（KM201910005019）; 博士后科学基金项目（2019M660501）