CN110186759A - 一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于平行弦木桁架承载力技术领域，尤其为一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响方法，包括如下步骤：S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑，S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变，S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等；本发明采用此方式，可以有效提高施工现场遇到的跨度控制无法排布腹杆的问题，采用静力加载试验，为轻型木桁架质量控制及强度控制提供理论依据。
Description
技术领域
本发明属于平行弦木桁架承载力技术领域，具体涉及一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法。
背景技术
平行弦木桁架是以可再生的木材为主要建筑材料，具有节能环保、轻质高强、抗震性较好等优点，平行弦木桁架以规格材为基材、多采用齿板连接件装配而成的框架式木构件，其主要组成有上下弦杆、腹杆、连接件等形式多样，平行弦木桁架不仅能够传递竖向荷载，同时与楼面覆板、墙骨柱、墙面覆板共同作用，也可抵抗侧向荷载，目前国内外专家对平行弦木桁架的节点承载力、构件承载性能等研究较为充分，如王滋研究日本落叶松单榀轻型木桁架的静力承载性能，得出平置式平行弦木桁架主要破坏点为桁架三分点处和两端斜腹杆连接节点，立置式平行弦木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形最后导致侧向变形较大而破坏，王志强对速生杉木平行弦木桁架进行静力加载试验。
现在的试验结果表明导致平行弦木桁架结构过早破坏的原因是节点处齿板从木材中拔出，但对于桁架杆件摆放形式的相关研究成果较少，为此提供一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法是很有必要的。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，具有能够对桁架杆件摆放形式进行研究，采用静力加载试验，为轻型木桁架质量控制及强度控制提供理论依据的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，包括如下步骤：
S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑。
S2、试验中用到的设备有DH5908无线动态应变采集仪系统1套、笔记本电脑1台、加载横梁及支架1套、百分表5个、DY2200-K1T2力传感器1个、20mm标距应变片56个；
S3、试验采用液压手动加载方式，平行弦木桁架按指定位置处同步加载，本试验采用分级加载制度，并在正式加载前进行预加载；
S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变。
S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架变形不超过0.5mm～1.5mm。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述按恒荷载为1.75KN/m2～1.85KN/m2、活荷载为2.0KN/m2～3.0KN/m2。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架与桁架之间间距为400mm～410mm。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述1榀跨度为2m轻型木桁架的设计荷载P＝4.578KN。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述预加载以0.65KN～0.75KN为一级，每隔4min～6min加载一级。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述每隔4min～6min卸载一级，卸载至空载后空载25min～35min。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述正式加载以0.65KN～0.75KN为一级，每级加载的时间间隔为4min～6min。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述任意节点处木材发生劈裂，荷载降至峰值荷载的70％～90％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用此方式，可以有效提高施工现场遇到的跨度控制无法排布腹杆的问题，采用静力加载试验，依据《木结构设计规范》(GB50005-2017)、《轻型木桁架技术规范》(JGJ/T 265-2012)、的规范要求，设计加工平行弦木桁架，为轻型木桁架质量控制及强度控制提供理论依据。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的第一试验模型示意图；
图3为本发明的第二试验模型示意图；
图4为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，包括如下步骤：
S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑。
S2、试验中用到的设备有DH5908无线动态应变采集仪系统1套、笔记本电脑1台、加载横梁及支架1套、百分表5个、DY2200-K1T2力传感器1个、20mm标距应变片56个；
S3、试验采用液压手动加载方式，平行弦木桁架按指定位置处同步加载，本试验采用分级加载制度，并在正式加载前进行预加载；
S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变。
S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架变形不超过0.5mm。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述按恒荷载为1.75KN/m2、活荷载为2.0KN/m2。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架与桁架之间间距为400mm。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述1榀跨度为2m轻型木桁架的设计荷载P＝4.578KN。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述预加载以0.65KN为一级，每隔4min加载一级。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述每隔4min卸载一级，卸载至空载后空载25min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述正式加载以0.65KN为一级，每级加载的时间间隔为4min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述任意节点处木材发生劈裂，荷载降至峰值荷载的70％。
实施例2：
一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，包括如下步骤：
S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑。
S2、试验中用到的设备有DH5908无线动态应变采集仪系统1套、笔记本电脑1台、加载横梁及支架1套、百分表5个、DY2200-K1T2力传感器1个、20mm标距应变片56个；
S3、试验采用液压手动加载方式，平行弦木桁架按指定位置处同步加载，本试验采用分级加载制度，并在正式加载前进行预加载；
S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变。
S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架变形不超过1.0mm。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述按恒荷载为1.80KN/m2、活荷载为2.5KN/m2。
作为本发明的一种检测腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架与桁架之间间距为405mm。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述1榀跨度为2m轻型木桁架的设计荷载P＝4.578KN。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述预加载以0.70KN为一级，每隔5min加载一级。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述每隔5min卸载一级，卸载至空载后空载30min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述正式加载以0.70KN为一级，每级加载的时间间隔为5min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述任意节点处木材发生劈裂，荷载降至峰值荷载的80％。
实施例3：
一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，包括如下步骤：
S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑。
S2、试验中用到的设备有DH5908无线动态应变采集仪系统1套、笔记本电脑1台、加载横梁及支架1套、百分表5个、DY2200-K1T2力传感器1个、20mm标距应变片56个；
S3、试验采用液压手动加载方式，平行弦木桁架按指定位置处同步加载，本试验采用分级加载制度，并在正式加载前进行预加载；
S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变。
S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架变形不超过1.5mm。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述按恒荷载为1.85KN/m2、活荷载为3.0KN/m2。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述桁架与桁架之间间距为410mm。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述步骤S2中，所述1榀跨度为2m轻型木桁架的设计荷载P＝4.578KN。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述预加载以0.75KN为一级，每隔6min加载一级。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述每隔6min卸载一级，卸载至空载后空载35min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述正式加载以0.75KN为一级，每级加载的时间间隔为6min。
作为本发明的一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，所述任意节点处木材发生劈裂，荷载降至峰值荷载的90％。
两中工况下的平行弦木桁架的极限荷载大小相差8～10KN，极限承载力超过设计荷载数倍，有较大的强度储备，体现出平行弦木桁架有着良好的承载性能，节间间距0mm桁架极限荷载平均值为25.38KN，变异系数为5.79％，节间间距65mm桁架极限荷载平均值为16.70KN，变异系数为5.88％，节间间距0mm桁架极限荷载高于节间间距65mm桁架1.5倍，两种工况下极限荷载时都为齿板拔出而破坏，并没有木材劈裂现象，观察极限荷载时桁架跨中、两加载点处挠度值，节间间距0mm桁架各数值相差不大，变形呈整体下降趋势；同节间间距65mm桁架相比，此工况的跨中变形与比节间间距0mm桁架略小，跨中变形与两加载点处挠度值相差1.5倍，这也与加载点位置距离大有关，前者两加载点位置相比后者长37mm，更增加了节间间距65mm桁架在受力时的困难，相比较两种工况下桁架变形形式可以看出0mm桁架整体变形较小，有较高的承载能力，综合分析可知在3倍设计荷载范围内，荷载与挠度之间的关系为线性增加；通过对两种工况桁架在设计荷载作用下的建模，获得结构受力形态、内力等分布状况，研究得到平行弦木桁架的破坏位置在端部节点、跨中、加载点下端位置处，与试验得到结果相吻合，本试验的模型可以有效提高施工现场遇到的跨度控制无法排布腹杆的问题。
桁架荷载-挠度曲线基本呈线性增加，但两端加载点处会产生一定的波谷，桁架荷载为对称施力，理论上两侧变形应为对称形式，而在左、右两支座节点处挠度差异较大，这与材料本身材性有关，木材是一种非均质的自然材料，当规格材跨度较大，边缘会产生一定的翘曲，加之节疤、裂缝等等自然缺陷分布不均匀，导致桁架支座两端出现受力状态不均匀现象；两加载点处挠度差异较小，节间间距0mm桁架整体变形程度会比节间间距65mm桁架大，接近于跨中挠度，但也体现出其稳定性强的优点，不会出现跨中位置处齿板过早起齿现象；跨中挠度在同工况下曲线呈线性增加，桁架持载过程中，恒荷载作用下变形随之增加，达到3倍荷载时曲线有所波动，加载时桁架节点出现起齿现象，肉眼可以看清桁架正在变形，并且变形逐渐增大，由此可知，节间间距0mm桁架跨中挠度变化平稳，具有较好的支撑能力与局部抗变形能力；节间间距65mm桁架达到3倍设计载荷时，跨中挠度出现明显不稳定，随着荷载的逐渐增加，桁架跨中挠度增加速率加大，稳定性略差，但仍具有较好的支撑能力，使桁架不发生材料破坏，综合分析可知在3倍设计荷载范围内，荷载与挠度之间的关系为线性增加；通过对两种工况桁架在设计荷载作用下的建模，获得结构受力形态、内力等分布状况，研究得到平行弦木桁架的破坏位置在端部节点、跨中、加载点下端位置处，与试验得到结果相吻合，本文试验的模型可以有效提高施工现场遇到的跨度控制无法排布腹杆的问题。
本发明的有益效果是：本发明采用此方式，可以有效提高施工现场遇到的跨度控制无法排布腹杆的问题，采用静力加载试验，为轻型木桁架质量控制及强度控制提供理论依据。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种检测调节腹杆间距对平行弦木桁架承载力的影响的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、应用Smsolver力学求解器模型，分析与计算平行弦木桁架的腹杆节点间距变化范围，及弦杆、腹杆轴力大小及桁架弯矩分布规律，评估可能的破坏模式及位置，为桁架形式设计及承载力试验提供理论支撑；
S2、试验中用到的设备有DH5908无线动态应变采集仪系统1套、笔记本电脑1台、加载横梁及支架1套、百分表5个、DY2200-K1T2力传感器1个、20mm标距应变片56个；
S3、试验采用液压手动加载方式，平行弦木桁架按指定位置处同步加载，本试验采用分级加载制度，并在正式加载前进行预加载；
S4、测得上弦节间、下弦节间、下弦最大挠度、桁架极限挠度、轴向应变；
S5、观察破坏表征，分析破坏模式，目标获得SPF平行弦木桁架设计中的有效节点间距及构件失效模式等。
2.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述步骤S2中，所述桁架变形不超过0.5mm～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述步骤S2中，所述按恒荷载为1.75KN/m2～1.85KN/m2、活荷载为2.0KN/m2～3.0KN/m2。
4.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述步骤S2中，所述桁架与桁架之间间距为400mm～410mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述步骤S2中，所述1榀跨度为2m轻型木桁架的设计荷载P＝4.578KN。
6.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述预加载以0.65KN～0.75KN为一级，每隔4min～6min加载一级。
7.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述每隔4min～6min卸载一级，卸载至空载后空载25min～35min。
8.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述正式加载以0.65KN～0.75KN为一级，每级加载的时间间隔为4min～6min。
9.根据权利要求1所述的一种具有稳定的固定结构反应器，其特征在于：所述任意节点处木材发生劈裂，荷载降至峰值荷载的70％～90％。
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