圆钢钉和自攻螺钉钉入角度对规格材握钉力性能的影响
[目的]基于规格材上不同角度钉入圆钢钉和自攻螺钉的握钉力性能测试,研究不同钉入角度、木材密度和木材径、弦向对握钉力性能的影响,为木结构钉连接设计提供更完善的科学依据.[方法]以落叶松和白云杉规格材为研究对象,参考握钉力性能试验国家标准,选取国产直径2.5 mm的圆钢钉和直径4.0 mm的自攻螺钉,长度均为50 mm,在满足国标最小钉边距、端距和间距的要求下,与木纤维分别成90°(横纹)、60°、45°和0°(顺纹)钉入规格材,在自主设计的多角度握钉力试验夹持装置上以3 mm· min-1恒定速度拔出并得到破坏荷载,比较分析不同条件下的握钉力.[结果]1)随着钉入角度减小,钉拔出时的荷载-位移曲线峰愈加尖锐,自攻螺钉握钉力大于白圆钢钉,密度较大的落叶松的握钉力大于白云杉,且对自攻螺钉的握钉力刚度明显大于白云杉,但相同角度条件下拔出时的荷载-位移曲线特征基本相似;2)90°钉入时圆钢钉和自攻螺钉的握钉力均大于0°,但从90°到0°圆钢钉的握钉力先增大后减小,而自攻螺钉则相反;3)白云杉径面自攻螺钉的握钉力大于弦面,其圆钢钉的握钉力没有规律,落叶松径面圆钢钉的握钉力小于弦面,其自攻螺钉的握钉力没有规律.[结论]钉与木纤维之间的角度对规格材握钉力具有显著影响,随着角度减小,规格材对白攻螺钉的握钉力先降低后增大,而对圆钢钉的握钉力则相反.规格材径面和弦面的握钉力没有确定关系,在木结构握钉力设计值计算时无需考虑年轮角度参数.欧洲木结构设计规范(BS EN 1995-1-1:2004)推荐的计算公式为螺钉握钉力随着钉入角度减小而减小,测试结果证明该公式在0°时握钉力估算过于保守.端面钉入的自攻螺钉被拔出时,荷载-位移曲线和破坏特征均表明其为明显的脆性破坏,在实际工程中木构件端面上使用自攻螺钉连接需要有效的增强措施和强度验算.
钉入角度、自攻螺钉、握钉力、圆钢钉、木材
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S781.64(森林采运与利用)
国家自然科学基金项目31670566
2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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154-161
