轻型木桁架齿板连接节点试验及承载性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

木材作为建筑材料具有重量轻、强度高、美观、加工性能好等特点 ,因此自古以来就受到人们偏爱。现代木结构房屋更具有绿色、生态、环保、可再生利用等特点，是人类最理想的居住环境。轻型木结构是应用最广泛的木结构形式。齿板连接木桁架建造的现代化轻型木结构房屋是北美、欧洲住宅建筑和公用建筑的主要结构形式，具有材料优化利用、通风保温隔热性能好、施工安装方便、周期短等许多优点。木桁架屋顶也盛行于欧洲、日本和韩国等国家。在轻型木结构住宅中，轻型木桁架是一种重要的结构形式，木桁架中木构件采用齿板连接, 该连接的承载能力决定着整个桁架的承载性能。木结构房屋桁架发生破坏主要由节点处应力集中造成的，桁架系统大变形也是由节处小变形导致的，因此，若要评估桁架系统的性能，必须从研究齿板连接节点的力学性质入手。在美国、加拿大等地区，齿板连接力学性质的研究己经相当成熟。2004年，我国颁布了新的《木结构设计规范》（GB50005-2003），首次引入齿板连接的试验和计算方法，但均参考的是加拿大的设计方法。我国现尚未有齿板连接这方面的工程经验和研究，因此齿板连接木桁架在我国推广轻型木结构住宅中是一项值得研究的技术。本项目通过测试齿板的四个力学性能，并在齿板承载力试验的基础上对影响齿板承载力的一些因素进行分析，可为齿板连接木桁架的设计验算方法提供一些有益参考。

2. 国内外研究现状分析

齿板连接木桁架由于强度高、经济、灵活以及环保，可以提前预制，节省时间和劳动力，提高了节点性能，因而在木结构中得到广泛应用。加拿大和美国关于齿板连接的轻型木结构的研究和发展都己经比较成熟。在美国，齿板连接木桁架工业有两个代表协会，TPI-Truss Plate Institute（齿板协会）和WTCA Wood Truss Council of America(美国木桁架委员会)，TPI建于1960年，它是代表齿板制造商的一个协会，负责齿板连接木桁架的设计和测试方法的建立和公布，它也建立和公布一些关于金属连接件的制作、组装桁架、桁架安装和支撑布置推荐的质量控制标准，TPI是美国国家标准编写组织的成员之一，它主要的成员是结构工程师、建筑规范人员、大学教授、专业的设计人员以及木桁架制造商。WTCA是代表美国木桁架制造商的协会，TPI和WTCA共同工作以提高木桁架工作性能，以保证木桁架满足当前的设计标准和人们对木桁架工作性能的信任度。加拿大的木桁架工业由齿板制造商、木桁架制造商以及几个服务性的协会构成，也有两个代表协会，TPIC Truss Plate Institute of Canada主要负责木桁架设计、制作以及质量控制标准的研究和建立，在加拿大也存在着一些区域性的齿板制造商协会，WTCC Wood TrussCouncil of Canada是一国家性质的组织机构，为木桁架制造商的代表。目前，在美国和加拿大大约有1450家木桁架制造商，12家齿板制造商和1060家锯木厂。我国目前尚未有齿板连接这方面的实际工程经验和大量的试验研究，在04年颁布的新的《木结构设计规范》(GB50005-2003)中首次引入了齿板连接的轻型木结构的概念、试验、承载力计算公式和一些关于进口木材的若干规定、进口规格材的取值规定以及对其识别要点和主要材性。《木结构工程施工质量验收规范》(GB350206-2002)、《木结构试验方法标准》(GB50329-2002)于02年7月1日己实施，这表明我国开始关注木结构建筑。新规范中所给出的关于齿板连接承载力的计算方法多是直接引用加拿大的木结构设计规范，只是在单位上进行了换算调整。为了得到适合我国广大设计人员可操作的结构设计方法，还需要经过大量的木结构的研究和工程积累。

3. 研究的基本内容与计划

1. 研究内容: (1)板齿的极限承载力和抗滑移承载力测试；

(2)齿板极限受拉承载力测试；

4. 研究创新点

根据《木结构设计规范》（GB50005-2003）中齿板连接节点的试验要求，本项目对轻型木结构房屋的齿板承载力性能进行了探索性的试验研究，为齿板连接木桁架的设计验算方法提供一些有益参考，为木结构设计及其工程应用提供一定的数据支持和理论指导。