轻型胶合竹剪力墙及其关键连接件的性能研究

Based on the research experiences of the applicant as well as the properties of laminated bamboo, the proposal intends to study the performance of lightweight laminated bamboo shear wall and corresponding connections. The research will most focus on: 1) the geometrical size of studs, 2) bamboo stud-stud connection, 3) hold-down connections and 4) panel-frame connections. Meanwhile, the embedment strength of laminated bamboo will also be experimentally studied in this research. With experimental results accumulated above, the optimal-designed laminated bamboo shear wall can be obtained, as well as the corresponding mechanical model and design method.

本项目计划在前期既有研究的基础上，就所发现的问题，对轻型胶合竹剪力墙的抗侧向力性能进行深入研究。研究内容将针对胶合竹材的特性，以轻型胶合竹剪力墙关键部位的连接件为突破口，对轻型胶合竹剪力墙在以下方面进行深入研究：1）轻型胶合竹剪力墙框架的合宜构件尺寸，2）骨架-骨架连接件，3）墙角锚固构件和4）面板-骨架连接件。同时，本项目还将就胶合竹材的嵌入强度进行试验研究。在上述研究的基础上，可进一步得到优化设计后的轻型胶合竹剪力墙，并梳理出该结构的分析模型与设计方法。相关的研究成果可为胶合竹结构设计规范的编制提供参考，为推广绿色建筑做出贡献。

为了在建筑业中合理利用绿色新型材料，本课题在现代竹木结构体系的研究背景下，针对具体的胶合竹结构构件进行了实验与理论研究。既有研究表明：轻型框架墙体决定了轻型竹木结构的抗震能力。有鉴于此，本课题重点针对轻型框架墙体及其连接件系统进行了以下三个方面的研究：一、系统研究了轻型框架墙体连接件系统的力学性能；二、研究了轻型框架墙体的力学性能；三、基于连接件的实验信息对墙体和房屋的力学性能进行了简化模拟分析。通过上述科研工作，获取了相应的实验数据库，提出了轻型竹木墙体的设计与快速模拟方法。相关研究表明：墙体的抗侧向承载力介于骨架的承载力和覆面板的平面内抗剪切承载力之间。由于骨架的抗侧向承载力很小，故可忽略不计。在结构分析时可将骨架-骨架连接件简化为铰接。由于面板的平面内抗剪切承载力很大，且由于面板和骨架之间通过大量钉连接件进行连接，避免了面板的局部屈曲破坏。所以，骨架和覆面板之间钉连接件的承载力实际上决定了框架墙体的抗侧向承载力。连接件系统的力学性能决定了墙体的抗侧向力，通过对连接件系统及其布置方式进行设计，可以构造具备目标承载力的轻型墙体。可以通过骨架-面板钉连接件的承载力，对墙体的极限抗侧向承载力进行有效估算。同时，这种墙体还可以作为建筑物能耗指标提升的建筑-结构-装饰一体化构件进行创新运用。此结构构件作为绿色预制装配式结构构件，具备很好的推广应用前景。在本项目及其它相关课题的支持下，发表SCI论文4篇，中文期刊论文1篇，国际会议论文2篇，英文专著1本，发明专利1项目，实用新型专利4项，培养硕士研究生毕业1名，协助培养博士研究生毕业1名。