木结构建筑用木质工字梁整体静态弯曲性能的研究和设计

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1、洲I／IfllJlIIllIIrJillrllipY1807660声明本人声明所里交的论文是在导师指导下进行的研究工作取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：鬈螽．日期：2芝生宰．‘．星关于论文使用授权的说明本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文：提交论文

2、一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)摘要摘要我国传统木结构建筑用实木梁多以优质原木为原料，然而，随着我国天然林保护工程的深入实施，这种优质原木已近乎断源；另一方面，目前广泛应用的工业速生林木又难以满足建筑承重梁用材的要求。因此开展以木质工字梁(PrefabricatedwoodI-joist，简称：U)为代表的新型木结构建筑材料的应用基础研究具有十分重要的现实意义。本文围绕U静态弯曲性能设计依据、U静态弯曲性能设计计算理论、不同腹板U的静态弯曲性能及其

3、与实木梁的对比、局部加固与U静态弯曲性能的关系、U的静态蠕变性能五个方面展开研究，并通过U静态力学性能的设计实例对上述研究成果做出了验证。为了获得正确的设计依据，针对尚处起步阶段的我国木结构建筑规范和木质建筑用材标准的不完备性，通过理论分析并对我国及北美木结构建筑和U相关规范标准的分析研究，确定了：1)楼面托梁用木质工字梁的设计荷载为2．5脚2(=活荷载+死荷载=2．0+0．5KN／m2)；2)本研究U的建筑结构尺寸：梁长为4，500ram，梁间距为490mm，梁高为241mm：3)本研究U的楼面托梁挠度限值为梁

4、长Z膨j／250；4)显著影响U整梁静态弯曲性能的翼缘的顺纹抗拉强度设计值调整系数：方程精确性影响系数Kv=l，尺寸误差影响系数KA=0．96，尺寸影响系数r必--o．75，长期受荷强度折减系数KQ3=O．72，天然干燥缺陷影响系数Ke2=0．85，抗力分项系数7R=I．95。由于U的材性和结构与钢质工字梁有着极大差异，因此需要探求U静态弯曲性能的设计理论和计算方法。通过对简支U静态弯曲力系的分析和对按上述规范或预期目标自制的U静态弯曲性能的检测，通过对检测结果与按材料力学中梁的经典弯曲理论计算而来的理论曲线的拟

5、合，发现Ⅱ正应力实测值与理论计算值的拟合度为R2=0．99，U挠度实测值与理论计算值的拟合度为R2=0．99；从而认定：钢质工字梁的正应力和挠度等静态弯曲性能理论计算方法可直接应用于Ⅱ弹性范围内整梁静态弯曲性能的计算和分析，澄清了本领域学术界和工程界对“U力学性能的设计计算不能以钢质工字梁理论为依据”的片面认识，同时为本研究的后续工作奠定了前提性基础。为了探知以包括非定向竹大片刨花板(BW)在内的各种承重性竹／木质板材为腹板的U对承重性实木梁的可取代性，本文通过对比试验，确认以BW、胶合板(S-Ply)和木定向刨

6、花板(OSB)为腹板的U的静态弯曲性能优于承重性云南松木结构建筑用木质工字梁静态弯曲性能的研究和设计实木梁，其平均破坏荷载比云南松实木梁大60．0％，而平均挠度仅为云南松实木梁的35．7％；同时确认BW、S．Ply和OSB对U整梁静态弯曲性能的影响无显著差异，均可作为U腹板的理想选材。根据本文第2章“BW-IJ的两个端头是U的危险力学区域”的研究结果，本文探索了U端头的缀板加固形式及其对U静态弯曲性能的贡献，结果表明：1)无论剪切测试还是大跨度弯曲测试，端头缀板的加入未改变U的“荷载．挠度”的正相关关系；2)在剪

7、切测试条件下，缀板的加入显著降低了由腹板剪切变形引起的挠度，其在I'-3KN静弯曲荷载范围内的降幅为30％左右，5一--TKN范围内的降幅为15％左右：3)在大跨度弯曲测试条件下，缀板的加入对改善整梁静态弯曲性能的贡献并不显著，其挠度的平均降幅不足10％。为了获得U静态弯曲性能的持续性，本文取昆明1．3月份的室内环境为自然条件，取美国标准ASTMD6815和ASTMD5055中U蠕变测试方法，对U的静态蠕变性能做出了研究，结论表明：1)U的自然蠕变规律与实木的蠕变规律相似，木质工字梁自然蠕变的弹性恢复部分约占总形

8、变量的75％，不可恢复部分约占总形变量的14％；2)在环境湿度交替变化情况下，U与实木一样存在着占总蠕变量较大．．比重的机械吸附蠕变；3)U的普通蠕变量与其含水率呈正相关关系，U的机械吸附蠕变量与其含水率呈负相关关系；4)发生过自然蠕变但已经恢复的U的静态弯曲性能与蠕变前无显著差异；5)加速蠕变测试方法和结果可用以衡量U静态弯曲性能的持续性。同时发现：1)前人将机械吸附蠕