
近日,皇冠博彩网址 魏洋教授团队在土木工程领域国际权威期刊《Journal of Constructional Steel Research》发表了最新研究成果(Shear performance of welded stud and detachable bolt in steel-CLT composite structures)。博士生陆金炜为第一作者,魏洋教授为通讯作者,我校为第一完成单位。该成果得到了国家自然科学基金的资助。
钢-木组合(STC)结构兼具高承载力与环保效益,可成为钢筋混凝土楼板的可持续替代方案。随着木材加工技术的发展,正交胶合木(CLT)已成为现代木结构广泛应用的一类工程木质产品。CLT具有良好的双向受力性能与尺寸稳定性,可与钢结构形成新型钢-CLT组合体系,在承载能力、结构刚度、预制模块化及环保性能等方面展现出显著的应用潜力。其中,剪力连接件的抗剪性能是实现钢-CLT组合楼板协同受力的关键。现有研究表明,常用机械紧固件(如螺栓、自攻螺钉)虽能提供一定的抗剪承载力,但普遍存在滑移刚度较低及木材嵌入变形明显的问题。针对这一问题,本研究提出了一种嵌入灌浆层的焊接螺柱连接的新型形式,其将螺柱直接焊接于钢梁翼缘,通过CLT板预留孔洞并进行灌浆实现连接。该连接体系中,灌浆层作为螺柱与CLT之间的传力过渡区,有效分散局部应力集中,延缓木材局部压溃;同时,该构造具有较大的安装容差,可降低施工精度要求。
论文通过推出试验,重点分析了连接形式(焊接螺柱与可拆卸螺栓)、板材类型(正交胶合木(CLT)、正交胶合竹木(CLBT))及、紧固件直径对连接抗剪性能的影响。研究结果表明:与钢-CLT组合结构相比,钢-CLBT组合结构显著减轻面板的承压破坏,抗剪承载力与滑移刚度均提高2倍以上;同时,相较于可拆卸螺栓连接,焊接螺柱连接在钢-CLT与钢-CLBT体系中均表现出更高的滑移刚度,提升幅度分别约为5倍和14倍。

(a) 可拆卸螺栓连接 (b) 嵌入灌浆层的焊接螺柱连接
钢-CLT组合结构中两类连接形式

可拆卸螺栓连接的钢-CLT组合结构
可拆卸螺栓连接的钢-CLBT组合结构
焊接螺柱连接的钢-CLT组合结构

焊接螺柱连接的钢-CLBT组合结构

(a) 剪切承载力 (b) 滑移刚度
钢-CLT组合结构中可拆卸螺栓直径的影响

(a) 剪切承载力 (b) 滑移刚度
钢-CLT组合结构中焊接螺柱直径的影响

(a) 剪切承载力 (b) 滑移刚度
钢-CLT组合结构中焊接螺柱和可拆卸螺栓的对比

(a) 剪切承载力 (b) 滑移刚度
钢-CLBT组合结构中焊接螺柱和可拆卸螺栓的对比

(a) 剪切承载力 (b) 滑移刚度Ks,0.4 (c) 滑移刚度Ks,0.7
焊接螺柱和可拆卸螺栓连接中CLT和CLBT板的对比
供稿:陆金炜;供图:陆金炜;审核:魏洋;编辑:许历隆




