重型木结构植筋节点的粘结锚固机理与结构性能研究

重型木结构在国外已广泛应用于大跨建筑及桥梁领域，在低碳建筑、节能减排背景下，重型木结构是我国建筑业发展方向之一，这也利于我国传统木建筑文化的继承和发展，因此，开展重型木结构研究日显重要。.本项目采用钢筋通过环保型结构胶植入木构件，应用于新建重型或大跨木结构的连接节点或既有木结构节点的加固等领域。此类节点具有抗震性能好、加工施工简便、耐久性及防火性好、外观优美等优点，在木结构领域具有较好的应用前景。本项目重点研究木结构植筋节点的受力及破坏机理，深入剖析其结构性能及耐久性能，形成科学设计方法，具体研究内容如下：1）植筋-木材之间粘结滑移性能试验研究；2）植筋-木材之间粘结滑移机理与粘结滑移性能的理论分析；3）木结构植筋连接的耐久及耐候性能研究；4）静载及低周反复荷载作用下重型木结构植筋节点的结构性能研究；5）重型木结构植筋节点的设计方法。本项目将为重型木结构的设计、推广应用奠定良好基础。

重型木结构在国外已广泛应用于大跨建筑及桥梁领域，也是我国建筑业发展方向之一，发展重型木结构也有利于我国传统木建筑文化的继承和发展。木结构植筋节点具有抗震性能好，承载力及刚度大，外观优美等诸多优点，在木结构框架、刚排架、桁架甚至古建筑结构领域都有很大发展潜力。本项目以梁柱框架节点为切入点，重点研究其粘结锚固性能和结构性能。..主要研究内容：1）植筋—木材之间粘结滑移性能试验研究；2）植筋—木材之间粘结滑移机理与粘结滑移性能的理论分析；3）木结构植筋连接的耐久及耐候性能研究；4）静载及低周反复荷载作用下重型木结构植筋节点的结构性能研究；5）重型木结构植筋节点的设计方法。此外，在原任务书基础上补充研究了新型装配式植筋节点的结构性能。..重要结果如下：..粘结锚固方面：对159个胶合木植筋试件进行了试验，同时开展了有限元模拟和理论计算分析。基于三折线粘结-滑移关系模型，推导了界面粘结应力及相对滑移沿锚固长度分布的解析解。研究了植筋-木材之间的粘结应力及相对滑移沿锚固长度的分布规律，最终建立了考虑位置函数的胶合木植筋粘结滑移关系。..此部分内容已发表SCI收录论文1篇，EI收录论文3篇，EI收录期刊录用1篇，ISTP收录论文1篇。创新点为基于弹塑性力学，考虑了位置函数，提出不同位置处的粘结滑移值及粘结—滑移本构关系。..重型木结构节点方面：通过对19个梁柱植筋节点的单调及低周反复荷载试验，开展了植筋节点的理论计算和优化设计，提出梁柱植筋节点的承载力计算方法，提出新型装配式的木结构植筋节点形式。..此部分获国家授权实用新型专利3件：ZL 201320633722.1，ZL 201320634029.6和ZL 201320561955.5；获省级工法1项：重型木结构空间装配式植筋连接施工工法；发表核心期刊论文1篇、全国学术会议论文1篇；获工程应用1项：南京森林MALL外立面树形木结构，经济效益300余万元。此部分创新点在于：提出新型装配式的植筋节点，为植筋节点形成工厂化生产、现场装配式安装奠定基础。..植筋连接耐久性方面：开展了60个试件的室内环境与滨水环境耐久性试验，试验持续时间为3-5年，目前已初步获得一批有价值的数据，后续将不断更新，这将为今后应用和设计提供数据支撑。此部分创新点在于：通过连续记录环境温湿度、定期对植筋承载力进行试验，研究不同环境下植筋节点的耐久和耐候性能。