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轻型木结构单片剪力墙抗剪承载力影响因素
轻型木结构作为一种新型结构形式，在国内正得到重视和认可，因此我国迫切需要开展这方面的研究。
本文从齿板连接件力学性能、钉节点荷载性能以及木剪力墙有限元分析三个方面入手，利用实验研究和模拟分析两种方法对国产材料用于轻型木结构工程的可行性进
行了论述。
在此基础上以一栋自行设计建造的实际木结构房屋为实例，进行了工程实践。
单片剪力墙抗剪承载力影响因素如下：（1）参考国外成熟齿板产品，结合实际加工能力和材料，设计
了一款齿板连接件，并参照木结构规范对其承载能力进行了检测。
试验结果表明，齿板连接件的板齿承载力和极限抗剪承载力受荷载与木纹夹角、荷载与板轴夹角等因素影响，并且自行设计的齿板在板齿承载力上较国外产品SK-20有一定差距，需要进行改进，以提升性能。
（2）通过面板钉和骨架钉连接的单向加载试验，表明其荷载位
移曲线具有高度非线性的特点，并且在面板钉连接试验中长钉荷载性能优于干壁钉，而在骨架钉连接试验中干壁钉抗拉和抗剪性能优于长钉；比较分析本研究的钉连接性能和国外钉连接试验结果，表明本研究的钉连接节点相比国外钉连接节点有更好的抗侧性能和最大承载力，但是刚度要低于国外试验结果。
需要提高其刚度，这样可以在承受侧向荷载时，使结构具有更好的刚性。
第42卷第10期2010年10月哈尔滨工业大学学报JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYVol.42No.10Oct．2010轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析祝恩淳，陈志勇，陈永康，阎新宇（哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090，e．c．zhu@hit．edu．cn ）摘要：为研究国产钉连接轻型木结构剪力墙的抗侧力性能，对7组14片不同尺寸规格和构造的剪力墙进行了标准推力试验，并利用ABAQUS 建立了剪力墙的有限元模型，对其工作性能进行分析．结果表明：钉连接失效是导致剪力墙破坏的主要原因；剪力墙的承载力和刚度与墙体宽度成正比；开洞剪力墙的承载性能均比宽度与洞口两侧墙肢总宽度相等的剪力墙高；石膏板对剪力墙的承载性能有显著提高作用．由试验和有限元分析结果拟合得到了预测剪力墙的荷载－位移曲线、极限承载力和刚度的经验公式．关键词：轻型木结构；剪力墙；抗侧力试验；有限元中图分类号：TU 759.4文献标志码：A文章编号：0367－6234（2010）10－1548－07Testing and FE modeling of lateral resistance of shearwalls in light wood frame structuresZHU En-chun ，CHEN Zhi-yong ，CHEN Yong-kang ，YAN Xin-yu（School of Civil Engineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150090，China ，e．c．zhu@hit．edu．cn ）Abstract ：In order to investigate the performance of shearwalls connected with domestic nails in light wood frame structures ，lateral resistance tests were conducted on 14shearwalls in 7groups with different dimensions and structural arrangements．Using ABAQUS ，FE models of shearwalls were developed to simulate the struc-tural behaviour．Both the experimental and numerical results show that failure of nail connections is the prima-ry cause leading to the failure of shearwalls．The load-carrying capacity and the stiffness of shearwalls are pro-portional to the width．The performance of shearwalls with an opening ，in terms of load-carrying capacity and stiffness ，is higher than that of shearwalls without an opening but with the width equaling to the sum of the wall segments from the two sides of the opening．Gypsum panels improve the performance of shearwalls significant-ly．The empirical equations to predict the lateral resistance and stiffness of shearwalls were derived based on the test and FE modelling．Key words ：light wood frame structure ；shearwall ；lateral resistance testing ；finite element 收稿日期：2009－03－19．基金项目：哈工大海外留学人员回国工作科研启动项目．作者简介：祝恩淳（1963—），男，教授，博士生导师．剪力墙是轻型木结构的主要抗侧力构件，是决定轻型木结构抗侧力性能的关键因素．自上世纪40年代始，标准推力试验［1］成为研究剪力墙力学性能的重要手段．Atherton ［2］通过10组以刨花板为覆面板的剪力墙试验，研究了覆面板厚度、钉子规格和间距、横隔以及覆面板布置方式对剪力墙承载力的影响．Cheung 等［3］对剪力墙进行足尺静载试验和自由震动试验来验证剪力墙的非线性有限元模型，结果显示墙骨和覆面板之间的钉连接对剪力墙承载性能起控制作用．Patton［4］、Kara-cabeyli ［5］和Jang ［6］等对剪力墙进行了相关试验，结果表明剪力墙承载力随墙骨间距减小、墙体宽度增加或洞口面积减小而增大，且洞口位置的影响甚小；石膏板增强了剪力墙的承载性能但降低了剪力墙的延性和耗能能力．Lam ［7］对大尺寸覆面板剪力墙进行了试验研究，在单调静载作用下大尺寸覆面板剪力墙的刚度和承载力均大于普通剪力墙，但在往复荷载作用下大尺寸覆面板剪力墙的耗能性能不如普通剪力墙．Dean 和Shent-on［8］研究了竖向荷载对剪力墙水平侧向承载能力的影响，发现竖向荷载对于剪力墙的侧向承载力和刚度均有显著提高，并且当竖向荷载可以抵抗倾覆时，Hold－down对剪力墙的影响不再显著．近20年来，学者们对剪力墙承载性能进行了大量的有限元分析．其中Judd和Fonseca［9］基于ABAQUS建立的剪力墙模型，用梁单元模拟骨架材料，平面应力单元模拟覆面板，用户自定义非线性单元模拟墙骨和覆面板之间的钉连接，其剪力墙有限元模型能合理预测剪力墙的承载力，但预测的刚度偏大．以上研究主要集中在剪力墙的承载力上，而对其刚度的研究不多，且用来预测剪力墙承载性能的计算公式偏于复杂．为了能够通过各个墙肢的特性得到组合剪力墙的承载性能以便于工程应用，并检验采用国产圆钉连接的剪力墙的承载性能，本文通过对不同尺寸规格和构造的剪力墙进行标准推力试验，得到了剪力墙的荷载－位移曲线，并得出墙体长度、洞口和石膏板对其承载力和刚度的影响．同时采用与剪力墙中钉连接构造一致的钉连接试验数据［10－11］，利用ABAQUS建立了剪力墙有限元模型并进行了剪力墙长度和非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性能影响的数值模拟分析，得到了剪力墙承载力和刚度的计算公式，为剪力墙研究和工程设计提供了重要依据．1剪力墙抗侧力性能试验剪力墙所用墙骨是截面尺寸为38mmˑ89mm的云杉－松－冷杉（S－P－F）规格材，材质等级为Vc；覆面板是9.5mm厚的标准尺寸（2.44mˑ1.22m）OSB；装饰板为12mm厚的石膏板（2.44mˑ1.22m）．OSB和墙骨通过2寸国产圆钉（长度为50mm、直径为2.8mm）连接；石膏板和墙骨通过1.25寸国产螺丝钉（长度为30mm、钉杆直径为2.6mm、螺纹直径和间距分别为3.6mm和1.5mm）连接；墙骨和底（顶）梁板用3寸国产圆钉（长度为80mm、直径为3.4mm）连接．按《木结构设计规范》GB50005－2003［12］对剪力墙构造的要求，设计了7组（共14片）典型的剪力墙片进行抗侧力试验，如表1所示．参照ASTM E564［13］，用于试验的剪力墙应与实际工程尽量一致，本试验所用剪力墙皆由专门建造轻型木结构房屋的木工按照国内工程做法制作．为使墙体模型与工程实际相近并避免钉连接引起面板与墙骨间摩擦力对剪力墙抗侧性能的影响［14］，将所有加工完成的剪力墙存放在常温室内一个月后再行试验．根据试验目的并参考ASTM E564［13］的规定和国外相关试验资料［1－7］制定了相应的加载程序．对每一片剪力墙，首先进行预载，即对剪力墙匀速加载至估计承载力P u的10%并保持5min，检查剪力墙和试验仪器设备是否正常工作，卸载至零并保持5min，将所有仪表清零；第一次加载，匀速加载至估计承载力P u的1/3并保持5min，卸载至零再保持5min；第二次加载，匀速加载至估计承载力P u的2/3并保持5min，卸载至零再保持5min；第三次加载，匀速加载直至剪力墙破坏或达千斤顶最大行程后卸载．加载及位移传感器LVDT的布置如图1所示．表1试验用剪力墙编号剪力墙尺寸（宽ˑ高）/m覆面板材料覆面板厚度/mm墙骨间距/mm钉种类钉间距/mm承载力/kN估计值P u试验结果SW－A1SW－A20.6ˑ2.4OSB9.53002寸圆钉150/300 3.56 3.32 SW－B1SW－B21.2ˑ2.4OSB9.54002寸圆钉150/3007.138.85 SW－C1SW－C21.8ˑ2.4OSB9.54002寸圆钉150/30010.6911.99 SW－D1SW－D22.4ˑ2.4OSB9.53002寸圆钉150/30014.2617.95SW－E1 SW－E22.4ˑ2.4（开1.2ˑ1.2洞口）OSB9.54002寸圆钉150/3007.1314.37SW－F1SW－F22.4ˑ2.4石膏板12400 1.25寸螺丝钉150/3007.398.33SW－G1 SW－G22.4ˑ2.4OSB/石膏板9.5/124002寸圆钉/1.25寸螺丝钉150/30021.6523.48注：钉间距“150/300”表示剪力墙覆面板周边处钉间距为150mm，其他位置为300mm．·9451·第10期祝恩淳，等：轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析LVDT3PLVDT4LVDT1LVDT2图1剪力墙试验按文献［14］介绍的方法，估算P u为Pu=2.2V，V=∑f d l．式中：V为剪力墙的承载力设计值（kN）；f d为剪力墙抗剪强度设计值（kN/m）；l为剪力墙墙肢的宽度（m）．对于OSB覆面板剪力墙，其抗剪强度设计值按GB50005－2003［12］的方法计算，取f d= 2.7kN/m；对于覆面板为石膏板的剪力墙，其抗剪强度设计值参考加拿大木结构设计规范CAS O86－01［15］，取fd=1.4kN/m；对于双面覆面板剪力墙，其承载力设计值取其相应单面覆面板剪力墙承载力设计值之和［12］．各剪力墙承载力的估计值和试验结果均列于表1．可见，采用国产圆钉制作的剪力墙承载力能满足我国规范［12］剪力墙抗侧力承载力的要求．2试验结果分析2.1试验现象剪力墙在预载和第一、二次加载时都处于弹性阶段，在荷载作用下墙体仅发生轻微侧移，覆面板发生轻微的平面内转动．在第三次加载至某一荷载水平时，墙骨发生明显的弯曲变形，钉连接发出嘎吱声响，覆面板发生较大的平面内转动，继而加载一侧剪力墙的下角处或发生钉帽陷入覆面板、或钉杆剪坏覆面板，随后其他位置钉连接相继屈服和破坏；最终加载点下方墙骨从底梁板拔出，剪力墙逐渐失去承载能力．试验中剪力墙呈4种破坏形式：钉连接破坏、墙骨与底梁板脱离、覆面板破坏和剪力墙整体变形过大，其中钉连接的破坏往往伴随着周围覆面板受损和墙骨局部破坏．钉连接的受力变形和破坏是导致剪力墙丧失承载能力的主要原因．在文献［10－11、17］专门的钉连接试验中，不涉及剪力墙的整体协调作用，其破坏形式有覆面板剪坏、钉子穿透、钉子拔出、墙骨撕裂、覆面板断裂和墙骨压坏等6种．而本试验中钉连接只发生了前4种破坏形式，无覆面板断裂和墙骨压坏．带洞口剪力墙在试验过程中，其洞口的两个上角点处分别受拉、压应力作用而发生覆面板撕裂和压屈两种破坏形式．洞口过梁和附近墙骨之间的钉连接很弱，可以近似看作铰接．当墙片受侧向力作用产生较大侧移时，过梁和附近墙骨之间的夹角由直角变为钝角或锐角，但OSB覆面板的平面内刚度较大约束了这种转动而导致应力集中，从而造成覆面板受拉撕裂和受压鼓出的破坏现象．2.2荷载－位移曲线钉连接是影响剪力墙承载力和刚度的主要因素，且两者的荷载－位移曲线形态相近，故采用文献［16］介绍的钉连接荷载－位移曲线公式对剪力墙荷载－位移曲线的外包线进行拟合，拟合公式为P=（Po+K1ˑΔint）ˑ1－e－K oˑΔintP()oˑe－Δa intb，Δint=Δ3－Δ1－（Δ2－Δ4）HL．式中：P为侧向荷载（N）；P o（N）、K o（N/mm）和K1（N/mm）为物理拟合参数，其含义如图2所示；a和b（mm a）为数值拟合参数；Δint为剪力墙内部剪切位移（mm）；Δ1为基础的水平滑移；Δ2为受力边墙骨底部竖向位移；Δ3为剪力墙顶点水平位移；Δ4为非受力边墙骨底部竖向位移；H和L分别为剪力墙的高度和宽度（m）．图3为2.4m宽剪力墙试验曲线与拟合曲线的比较关系，可以看出两者非常吻合．各组剪力墙的拟合参数列于表2，其拟合曲线如图4所示．PP0int图2剪力墙荷载－位移曲线2.3各种因素对剪力墙抗侧力性能的影响2.3.1墙体宽度及窄板的影响宽度分别为0.6，1.2，1.8和2.4m剪力墙承载力列于表3中以便对比．可以看出，剪力墙的承载力与其宽度基本成正比．由标准覆面板制成的剪力墙（宽度为1.2m和2.4m）的单位宽度承载·0551·哈尔滨工业大学学报第42卷能力几乎相同，而带有窄板的剪力墙（宽度为0.6m和1.8m）其单位宽度承载力比标准覆面板的剪力墙平均低24.7%．可见，现行木结构设计规范［12］不考虑覆面板组合形式而将不同宽度剪力墙的单位宽度承载力（抗剪强度设计值）取同一值，将导致设计值偏高．考虑覆面板的组合形式，计算剪力墙单位宽度的承载力公式为Rcom=∑ni=1liˑR()i/L．式中：R com为组合墙片单位宽度的承载力（kN/m）；li为第i片覆面板宽度（m）；R i为第i片覆面板剪力墙单位宽度的承载力（kN/m）；n为组合墙片剪力覆面板数量；L为墙体宽度（m）．将0.6m和1.2m宽剪力墙单位宽度的承载力代入上式得到1.8m宽剪力墙单位宽度的计算承载力为6.76kN/m，与试验值6.66kN/m极为接近．由两块1.2m宽覆面板组成的剪力墙单位宽度计算承载力为7.38kN/m，与试验值7.48kN/m亦极为接近．由此可以根据0.6m和1.2m宽剪力墙单位抗剪强度，得到由0.6m和1.2m墙体组成的任一宽度剪力墙承载力．位移/mm荷载/kN图3剪力墙（2．4m宽）的荷载－位移曲线表2各组剪力墙荷载－位移曲线拟合参数－G1试验数据的拟合曲线参数．位移/mm荷载/kNSW-A(0.6m)OSBSW-B(1.2m)OSBSW-C(1.8m)OSBSW-D(2.4m)OSB带洞口单面石膏板双面覆面板图4拟合曲线对比参考ASTM E564［13］和文献［17］，定义10%P max和40%Pmax两点间的割线斜率为剪力墙的刚度，N/mm，按下式计算并列于表3．K=（40%Pmax－10%Pmax）（Δ40%－Δ10%）．式中：P max为剪力墙的承载力（kN）；Δ40%、Δ10%分别为40%P max和10%P max对应的位移（mm）．因剪力墙主要通过覆面板抗剪来抵抗水平侧向力，多块覆面板并不能作为一整块覆面板工作，而是按刚度分配荷载来共同工作，因而剪力墙模型试验刚度与剪力墙宽度成正比．这有异于将剪力墙看作矗立于地面的悬臂梁其刚度与截面高度的（相当于剪力墙宽度）三次方成正比的关系．表3剪力墙承载力和刚度对比剪力墙尺寸规格/m0.6 1.2 1.8 2.4 2.4（带洞口） 2.4（石膏板） 2.4（OSB+石膏板）承载力P max/kN 3.328.8511.9917.9514.378.3323.48单位宽度承载力/（kN·m－1） 5.537.38 6.667.48 5.99 3.479.78刚度K/（N·mm－1）2834819861673776400078852.3.2墙体洞口的影响各国现行木结构规范大都不考虑洞口上、下墙肢对开洞剪力墙承载力和刚度的贡献，但从表3可以看出，虽然一块标准板剪力墙在开了一个·1551·第10期祝恩淳，等：轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析1.2m ˑ1.2m 的洞口后，其承载力下降20%，刚度下降53.6%，但2.4m 宽带1.2m ˑ1.2m 洞口剪力墙的承载力和刚度分别比1.2m 宽剪力墙大62.3%和61.4%．开洞剪力墙的承载力和刚度比与其剩余墙肢宽度相等的剪力墙要高．因此，不考虑洞口上、下墙肢的作用是过于保守的．2.3.3石膏板的影响关于石膏板对剪力墙承载性能的影响，各国规范规定不一，有些予以考虑，如加拿大规范［15］，有些则不予考虑，如我国规范［12］．比较图4中SW －G （2.4m 宽双面覆面板）和SW －D （2.4m 宽单面OSB ）的两条曲线可见，石膏板对剪力墙的工作性能影响很大，承载力和刚度分别提高了30.8%和371.3%．由表3看出，石膏板单覆面板剪力墙的刚度远大于OSB 单覆面板剪力墙，所以这种双覆面板剪力墙的刚度比OSB 单覆面板剪力墙高很多．图4中将SW-D 与SW-F （2.4m 宽单面石膏板）试验拟合曲线相加，所得结果与SW-G 曲线基本重合，说明双面覆面板剪力墙的承载性能为OSB 板和石膏板共同作用的结果．因此，剪力墙的设计宜考虑石膏板的贡献．3有限元分析3．1剪力墙有限元分析模型本文使用有限元软件ABAQUS 对剪力墙在侧向荷载作用下的工作性能进行了数值模拟．剪力墙为平面受力构件，故将剪力墙模型定义为二维模型．考虑到墙体骨架同时承受轴向力和弯矩作用而覆面板主要承受平面内剪力作用，分别采用B21［18］梁单元和平面应力单元CPS4R ［18］模拟骨架和覆面板．国外研究表明［19］，墙骨和覆面板在整个受力过程中均处于弹性阶段而剪力墙的破坏主要由钉连接失效所致，故假设墙体骨架和覆面板均为线弹性，钉连接为弹塑性．根据GB50005－2003［12］和文献［14］查得：墙骨的弹性模量E =8300N /mm 2；覆面板平行（垂直）于长度方向的弹性模量为3208N /mm 2（2222N /mm 2）；泊松比为0.28（0.12）；平面内的剪切模量取为1500N /mm 2．将底梁板与墙骨的连接设为铰接．采用Spring A ［18］单元模拟钉连接的非线性性能，且根据钉连接在剪力墙不同的部位选用对应的剪力墙钉连接试验拟合曲线模型．剪力墙有限元模型的单元划分及在侧向力作用下的变形如图5所示．p图5剪力墙有限元网格划分及在侧向荷载作用下的变形图将有限元分析所得2.4m 宽OSB 覆面板无洞口剪力墙的荷载－位移曲线亦示于图3中．可见有限元分析结果与试验结果吻合良好，所建立的剪力墙有限元模型能准确有效地模拟剪力墙的工作性能．结合GB50005－2003［12］对剪力墙构造的要求，制定了分析剪力墙宽度和非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性能影响的数值模拟方案，如表4所示．表4剪力墙尺寸、覆面板布置和计算结果剪力墙编号*剪力墙宽度及覆面板布置形式/m承载力/kN 单位宽度承载力/（kN ·m －1）刚度/（N ·mm －1）SW －0.6A 0.6 4.888.13＊＊250SW －1.2S 1.210.839.03＊＊697SW －1.8A 1.8（1.2+0.6）12.707.06936SW －2.4S 2.4（1.2ˑ2）17.687.371472SW －3.0A 3.0（1.2ˑ2+0.6）20.71 6.901795SW －3.6S 3.6（1.2ˑ3）25.407.052462SW －3.6B 3.6（0.6+1.2ˑ2+0.6）23.14 6.431949SW －4.2A 4.2（1.2ˑ3+0.6）28.98 6.902464SW －4.8S 4.8（1.2ˑ4）34.217.132792SW －4.8B 4.8（0.6+1.2ˑ3+0.6）31.41 6.542657SW －5.4A 5.4（1.2ˑ4+0.6）36.57 6.772913SW －6.0S 6.0（5ˑ1.2）41.37 6.903173SW －6.0B 6.0（0.6+1.2ˑ4+0.6）38.85 6.483026SW －6.6A 6.6（5ˑ1.2+0.6）44.02 6.673213SW －7.2S7.2（6ˑ1.2）48.976.803440注：剪力墙编号中S －剪力墙由标准尺寸覆面板组成；A －剪力墙由标准尺寸覆面板另加一片0.6m 宽的窄板组成；B －剪力墙由标准尺寸覆面板另加两片0.6m 宽的窄板组成；当剪力墙宽度较小时，倾覆效果明显，而所建立的有限元模型其墙骨与底梁板间假设为铰接，无形中增加了抗倾覆能力，使得0.6m 和1.2m 宽剪力墙的计算结果高于试验值．·2551·哈尔滨工业大学学报第42卷3.2剪力墙宽度和非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性能影响的分析图6所示为由标准尺寸覆面板制作的剪力墙其承载力和刚度与剪力墙宽度的关系，可见两者6050403020102468剪力墙宽度/m承载力/k N43210剪力墙宽度/m刚度/(N ·m m -1)2468图6标准尺寸覆面板剪力墙承载性能与宽度的关系与剪力墙宽度皆呈线性关系，从而验证了GB5005－2003［12］中剪力墙承载力的计算方法，同时也为剪力墙的试验和设计提供了承载力和刚度的计算公式，分别为P max =6.44l +2.68，K =456l +425．式中：l 为剪力墙宽度（m ），适用于1.2 7.2m ；P max 为剪力墙承载力（kN ）；K 为剪力墙刚度（N /mm ）．含一块非标准尺寸覆面板（0.6m ）剪力墙与标准尺寸覆面板剪力墙承载性能关系比较如图7所示．可以看出，含非标准尺寸覆面板剪力墙（宽度为l ）的承载力（P max ，l ）与刚度（K max ，l ），皆在两块相邻宽度标准尺寸覆面板剪力墙（宽度分别为（l －0.6）m 和（l +0.6）m 的承载力（分别为P max ，l －0.6和P max ，l +0.6）和刚度（分别为K max ，l －0.6和K max ，l +0.6）之间，经统计有如下关系：（P max ，l －P max ，l －0.6）=0.35（P max ，l +0.6－P max ，l －0.6），（K max ，l －K max ，l －0.6）=0.22（K max ，l +0.6－K max ，l －0.6）．含一块非标准尺寸覆面板剪力墙的承载力和刚度，可按以上两式，由相邻宽度标准尺寸覆面板剪力墙推算出来．对于宽度为3.6，4.8和6.0m 的剪力墙，各有两种构造方式：全部由标准尺寸覆面板组成；标准尺寸覆面板另加两片0.6m 宽的窄板．两种情况的承载力对比和刚度对比如图8所示．可以看出，对于相同宽度的剪力墙，含有窄板的剪力墙的承载力和刚度比标准尺寸覆面板剪力墙平均分别低7.7%和10.1%．5040302010剪力墙宽度/m承载力/k N43210剪力墙宽度/m刚度/(N ·m m -1)12345678图7单块非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性能的影响504030203456剪力墙宽度/m承载力/kN350030002500200015003456剪力墙宽度/m刚度/(N ·m m -1)图8两块非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性的影响4结论经对7组14片不同尺寸规格和构造的剪力墙进行了标准抗侧力试验，表明钉连接是决定剪力墙承载性能的关键因素，钉连接失效是导致剪力墙破坏的主要原因．剪力墙中钉连接破坏主要·3551·第10期祝恩淳，等：轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析出现在墙体角部，破坏形式有墙板剪坏、钉子穿透、钉子拔出和墙骨撕裂四种．对于开洞口剪力墙，由于洞口角部产生应力集中，覆面板也会出现撕裂或压屈破坏．采用国产钉子的剪力墙能够满足抗侧力性能要求；由多块覆面板组成的剪力墙其承载力等于各覆面板对应的单个墙片的承载力之和，刚度与剪力墙宽度成正比；开洞剪力墙的承载力和刚度均比与洞口两侧墙肢总宽度相等的剪力墙高，而石膏板对于剪力墙的承载力有显著提高，我国《木结构设计规范》GB50005－2003［12］不考虑洞口上、下墙肢对剪力墙承载力性能贡献，以及石膏板的这种有利作用是偏于保守的．对不同宽度剪力墙抗侧力试验结果拟合所得的经验公式，可用于预测剪力墙的极限承载力、刚度以及荷载－位移曲线．本文建立的剪力墙有限元模型能够准确有效地预测OSB覆面板剪力墙的抗侧力性能．通过有限元分析回归，得到了剪力墙承载力和刚度的估算公式和非标准尺寸覆面板对剪力墙承载性能的影响程度．参考文献：［1］JOHN W，VAN D L．Evolution of wood shear wall tes-ting，modeling，and reliability analysis：Bibliography［J］．Practice Periodical on Structural Design and Con-struction，2004，9（1）：44－53．［2］ATHERTON G H．Ultimate strength of structural parti-cleboard diaphragms［J］．Forest Products Journal，1983，33（5）：22－26．［3］CHEUNG C K．Characteristics of wood diaphragms：experimental and parametric studies［J］．Wood FiberScience，1988，20（4）：438－456．［4］PATTON M．Light－frame shear wall length and open-ing effects［J］．ASCE Journal of Structural Engineer-ing，1985，111（10）：2227－2239．［5］KARACABEYLI E．Test result on the lateral resistance of nailed shear walls［C］//Proceedings of4th WorldConference on Timber Engineering．New Orleans，Lou-isiana，USA：WCTE，1996：179－186．［6］JANG S K．Racking resistance of shear walls with vari-ous sheathing materials and openings［C］//Proceed-ings of6th World conference on Timber．Whistler，British Columbia，Canada：WCTE，2000：5.4.2．［7］LAM F，PRION H G L，HEM．Lateral resistance of wood shear walls with large sheathing panels［J］．ASCE Journal of Structural Engineering，1997，123（12）：1666－1673．［8］DEAN P K，SHENTON III H W．Experimental investi-gation of the effect of vertical load on the capacity ofwood shear walls［J］．ASCE Journal of Structural En-gineering，2005，131（7）：1104－1113．［9］JUDD J P，FONSECA F S．Finite element analysis of wood shear walls and diaphragms using ABAQUS［C］//Proceedings of the2002ABAQUS Users’Con-ference．Taibei，China：ABAQUS，2002：27．［10］陈志勇．轻型木结构中剪力墙钉连接承载性能试验研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006．［11］陈松来，陈志勇，樊承谋，等．木结构剪力墙中钉连接的实验研究［J］．中山大学学报：自然科学版，2008，47（4）：133－138．［12］中华人民共和国建设部．GB5005－2003木结构设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2005．［13］American Society for Testing and Materials（ASTM）．E564－00e1Standard Practice for Static Load Test forShear Resistance of Framed Walls for Buildings［S］．West Conshohocken，PA，USA：ASTM International，2006．［14］James Cook Cyclone Structural Testing Station．Rec-ommendations for the Testing of Roofs and Walls toResist High Wind Forces［R］．Townsville，Queensland，Australia：James Cook University ofNorth Queensland，1980．［15］Canadian Standards Association（CSA）．O86－01 Engineering Design in Wood［S］．Toronto，Canada：Canadian Standards Association，2005．［16］GIRHAMMAR U，BOVIM N，KALLSNER B．Charac-teristics of sheathing-to-timber joints in wood shearwalls［C］//Proceedings of8th World Conference onTimber Engineering．Lahti，Finland：WCTE，2004：165－170．［17］NI C．Effect of overturning restraint on performance of shear walls［C］//Proceedings of6th World conver-ence on Timber Engineering．Brirish Columbia：WCTE，2000：2.3.1．［18］HIBBITT，KARLSSON＆SORENSEN，Inc．ABAQUS/ Standard User’s Manual Version6.4［M］．Pawtucket，2003．［19］American Society for Testing and Materials（ASTM）．E72－05Standard Test Methods of ConductingStrength Tests of Panels for Building Construction［S］．West Conshohocken，PA，USA：ASTM Interna-tional，2006．［20］阎新宇．轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验研究与有限元分析［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007．（编辑赵丽莹）·4551·哈尔滨工业大学学报第42卷。
夹板木剪力墙的抗侧力性能及受力机制郑维;陆伟东;刘伟庆【摘要】Eight groups of double shear nail (DSN)connections were tested under monotonic loads to investigate the influences of different variables including sheathing thickness,nail edge-distance and loading direction.Then six sheathing sandwiched wood shear walls,which involved the variables of studs spacing,sheathing thickness and nails spacing,were tested monotonically and cyclically to evaluate on lateral performance and force mechanism of the walls.The results show that the failure modes of DSN connections are determined by the nail edge-distance and sheathing thickness.The increase of sheathing thickness as well as the decrease of nails spacing could improve the lateral stiffness and shear strength of sandwiched wood shear walls,whereas the studs spacing had no effects on them.Sheathing sandwiched wood shear walls can be applied extensively in mid-rise timber buildings.%对8组双剪钉连接试件进行单调荷载试验，分析了板端距、面板厚度和加载方向对其抗剪切性能的影响。
关于不规则木结构剪力墙抗侧性能的探讨本文从木结构材料建筑的优势性能出发，探讨了木结构剪力墙不同加载方案的抗侧性能影响、分析了钉节点荷载对木结构建筑的变形影响关系，并在理论分析的基础上拓展了木结构剪力墙变形公式的内涵，对我国建筑行业木结构的设计规范完善建立有积极有效的推动作用。
关键字：不规则木结构；剪力墙；抗侧性能1、前言轻型木结构的建筑材料因其具有较好的抗震性、节能环保性、造价低成本性等特点而被广泛的用于国外多层及低层建筑的设计中，并逐渐发展成为一种新型安全、环保、健康建筑的代名词。
随着我国建筑行业的创新发展，建筑设计、管理人员逐渐认识到了轻型木结构房的诸多优势，并开始了对其设计规范的统一制定与完善，取得了一定的成绩。
目前，我国少数沿海南方城市均作出了率先实践，在北京、苏州、上海等地建筑了数以万计的轻型木结构建筑，为我国木结构建筑的推广起到了一定的影响作用。
木结构建筑设计的首要问题就是如何能限制地震、飓风对建筑的破坏性影响作用，因此估算建筑的刚性及侧向变形成为目前木结构设计的重中之重。
轻型木结构建筑的剪力墙是用来抵抗风害、地震侵袭中侧向变力的最主要构造，虽然在国际上对规则性木结构剪力墙的设计规范较为明确、变形计算方法较为科学，但对于建筑设计实践中的不规则性木结构剪力墙抗侧性能的研究却并不深入，没有形成与之特性相适应的固定算法，因此本文意图通过对不规则木结构剪力墙中的变形关系研究找出其中的规律，并加快促进侧向变形公式的统一建立。
2、加载方案对剪力墙抗侧性能影响木结构剪力墙的抗侧性能试验中采用的加载方案主要包括静力加载及循环往复加载两类。
有些试验人员认为，静力加载与动力加载对剪力墙最大承载力的预测是相同的，然而事实证明，静力加载对剪力墙动态性能的预测并不十分理想，且在极限荷载的作用下两者对剪力墙加载破坏方式产生的效果也不尽相同。
当静力加载时，剪力墙呈现出覆面板与骨架脱离、钉子与底梁板产生劈裂从而被拔出等特征，而动力加载时剪力墙墙体则呈现出因最终的疲劳度极限而造成断裂、覆面板钉子被拔出等特征。
轻型木结构剪力墙抗侧性能研究综述
左宏亮;候建
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2017(043)006
【摘要】介绍了轻型木结构房屋的特点,从轻型木结构剪力墙的构造形式出发,分析了影响剪力墙性能的因素,并采用ABAQUS有限元软件,模拟预测了剪力墙的抗侧性能,为轻型木结构剪力墙的研究提供了理论依据.
【总页数】2页(P49-50)
【作者】左宏亮;候建
【作者单位】东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150040;东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150040
【正文语种】中文
【中图分类】TU366.2
【相关文献】
1.轻型木结构剪力墙抗侧力性能试验与有限元分析 [J], 祝恩淳;陈志勇;陈永康;阎新宇
2.预应力交叉拉杆轻型木结构剪力墙低周往复荷载的抗侧性能 [J], 左宏亮;邸静;王桐;郭楠
3.竖向拼缝对正交胶合木剪力墙抗侧性能的影响 [J], 王希珺;李征;何敏娟
4.轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能 [J], 周华;柏洁;文伟;任廷亮;周浩
5.轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能 [J], 周华;柏洁;文伟;任廷亮;周浩
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试验协议对木剪力墙抗侧性能的影响【摘要】试验协议对确定木框架剪力墙的抗震性能至关重要。
本文主要介绍了国外有关木剪力墙试验的ASTM E72、ASTM E564静力加载协议以及CUREE、SPD和ISO循环反复加载协议对木剪力墙抗侧性能的影响，将这些协议进行比较，并推荐将ISO试验协议作为剪力墙试验的标准加载协议。
这将为我国木结构的理论和试验研究提供借鉴【关键词】木框架剪力墙；试验协议；抗震性能【Abstract】Testing protocol has played a very large role to date in the investigations of lateral performance on wood frame shear walls. The overseas ASTM E72，ASTM E564 static loading protocol and CUREE，SPD，ISO cyclic reversed loading protocol were introduced and contrasted in this paper，and ISO test protocol was proposed as a standard protocol for wood shear walls test, which would provide reference for theory and test research of wood structure in china.【Keywords】Wood frame shear walls；Testing protocol；Seismic performance1. 引言轻型木结构中，房屋主要通过木框架剪力墙来承受风和地震作用引起的侧向荷载。
木剪力墙试验在研究木框架抗震性能、分析足尺结构性能等方面发挥着巨大作用，研究人员主要通过木剪力墙试验的结果来判断目前设计程序和设计值的可靠性，研究墙体、基础锚栓等构造措施。
第43卷第6期 山西建筑Vol.43No.62 0 1 7 年 2 月 SHANXI ARCHITECTURE Feb.2017 • 49 •文章编号：1009-6825 (2017) 06-0049-02轻型木结构剪力墙抗侧性能研究综述左宏亮候建(东北林业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘要:介绍了轻型木结构房屋的特点，从轻型木结构剪力墙的构造形式出发，分析了影响剪力墙性能的因素,并采用ABAQUS有 限元软件，模拟预测了剪力墙的抗侧性能，为轻型木结构剪力墙的研究提供了理论依据。
关键词:轻型木结构，剪力墙,ABAQUS,抗侧性能中图分类号:TU366.2〇引言木材是一种绿色、环保、低碳、可重复利用且质量轻、强度好 的建筑材料。
用木材建造的木结构房屋造型美观、保温防潮。
而 轻型木结构因为工业化、标准化施工而广受喜爱。
轻型木结构房 屋是指由木框架剪力墙、木楼盖和屋盖通过节点所构成的结构体 系，主要用于3层或3层以下的建筑，木结构剪力墙作为主要的 抗侧力构件，既承担由楼板传递的竖向荷载，也要承担水平风荷 载和地震作用。
轻型木结构剪力墙由规格材形成的顶梁板、底梁板、墙骨柱 和由板材形成的覆面板通过钉子钉接而成。
影响墙体抗侧性能 的因素有很多，本文系统总结了国内外对木剪力墙的研究现状，包括墙体试验研究及墙体的有限元分析。
1木剪力墙研究现状影响墙体抗侧性能的因素很多，国内外学者也对影响墙体性 能的很多因素进行了试验研究，现将研究现状总结如下。
1.1 剪力墙构造的影响轻型木结构剪力墙由规格材形成的顶梁板、底梁板、墙骨柱 和由板材形成的覆面板通过钉子钉接而成。
墙体的构造如图1所示。
1.1.1覆面板材料文献[1]研究了不同覆面板材料对墙体抗侧性能的影响，结 果表明，采用国产胶合板墙体性能较好，可以代替OSB板，而采用 国产花旗龙板的墙体性能较差。
1.1.2墙骨柱间距振动台试验研究[D].上海：同济大学,2007.[4]张国伟，肖伟，陈博珊，等.加气混凝土墙板摇摆节点抗震性能试验研究[_!].建筑技术,2016,47(3):79-82.[5]张国伟，陈博珊.蒸压加气混凝土外挂墙板受弯性能研究文献标识码:A文献[2]研究了墙骨柱间距的影响，结果表明，墙骨柱间距越 小，墙体的抗侧性能越好。
轻型木结构房屋剪力墙与楼屋盖的设计探讨摘要：轻型木结构房屋具有综合能耗低的特点，且建筑材料的环境亲和力较强。
木结构房屋体系的设计上，材料间距较密，因此具有良好的抗震性能。
鉴于中国对于轻型木结构房屋的研究起步较晚，本论文针对轻型木结构房屋的剪力墙与楼屋盖的设计问题进行研究。
关键词：轻型木结构房屋；剪力墙构造；楼屋盖设计在中国古代的建筑中，木结构占有统治地位，现代的中国建筑结构以砖混结构、钢结构以及钢筋混凝土结构为主。
轻型木结构房屋作为目前被广为应用的工程结构，是以木材为主要受力体系的，在设计结构上包括三个部分，即屋盖、楼盖以及墙体（柱子）。
一、轻型木结构房屋的受力构件从轻型木结构房屋的构成来看，墙体所承担的荷载是较大的，除了屋盖传递的竖向荷载之外，还需要承受墙体自身的荷载等等。
根据建筑所处地理环境，墙体还需要承受地震侧向力以及风荷载，通常这样的墙体都会被设计为剪力墙。
剪力墙都具有一定的刚度，可以避免木结构由于受力而过度变形[1]。
具体而言，剪力墙所发挥的作用，是屋盖的竖向荷载向具有支撑能力的墙体或者柱子传递之外，还需要承担楼屋盖传来的横向荷载。
可见，剪力墙在轻型木结构房屋体系中的重要性是不容忽视的，其所发挥的房屋水平横隔作用决定了建筑结构的牢固性。
此外，轻型木结构体系以其高次超静定性的特征被广为应用。
二、剪力墙设计（一）剪力墙承载力的受力分析剪力墙的作用是用于承受由地震和风的作用下所产生的水平剪力。
剪力墙分为规则剪力和不规则剪力，其中不规则剪力是由于剪力墙结构出现了变形而形成的。
这些荷载的作用下对于剪力墙的强度的分析存在着一定的难度。
为了使剪力墙达到设计抗剪承载力，必须确保面板和骨架连接紧密，还要考虑到墙骨的轴向力，根据抗剪承载力将剪力墙的构造设计出来。
在剪力墙设计中，有一种为开洞剪力墙，洞口对于剪力墙的受力产生一定的影响[2]。
由于洞口的存在，剪力墙被分割为几个部分，改变了剪力墙原有的性状。
从受力情况来看，剪力墙洞口的周围会存在剪力传递，这就需要将抗剪承载力确定下来。
