中文摘要
如何在利润业已饱和的室内装修和家具产业市场之外拓展木质材料在木结构建筑中的高附加值应用正在引起学者们的关注。在此研究用于预测在静动态作用力下三维木结构建筑的结构响应性能非线型有限元分析模型。该模型可用于研究在不同的设计结构和负载条件下不同类型木结构建筑的整体结构响应分析、组成个体结构响应和具体连接组成构件结构响应,这些整体和单个组成部分可具有不同的造型、结构、面板铺设和钉接模式。应用力学计算从理论上验证模型和相关有限元算法的可靠性,同时应用实验方法验证和校正模型。除了应用前人的数据,三维结构的木结构建筑运输实验数据(结构变形、动态响应、扭曲变形、静负载影响、倾覆力矩、破坏模型、固有频率及振动模态)也被用来修正模型参数。从木质材料强度分析与计算角度出发开展与木结构建筑相关的基础研究,不仅可以催生绿色新兴产业-木结构建筑业的发展,也可以促进相关木材加工业发展,提高林农的经营收入,改善产业结构。
结题摘要
发达国家低层民用建筑的发展历程表明生态节能木结构房可成为新农村建筑的主流方向,通常木结构建筑因其木材强度密度比高、结构设计冗余性和弹性结构连接等特征而被认为具有强抗震和抗飓风性能。但木结构房在过去灾害中的损失以及随着高度集成木结构房建造技术逐渐成为木结构建筑的主流而带来一些独特的工程技术挑战,其中最为关键的挑战是木结构房在运输过程中产生的破坏及其抑制。在运输工程中由于风力、车轮与路面相互作用产生的振动、刹车以及离心力等导致的损坏问题的解决有赖于深刻理解木结构建筑的载荷分布、载荷在各子结构中的传播路径和载荷条件下结构变形等,考虑到测试费用和测试的复杂性试验研究技术涉及到的一个关键技术问题是优化测试传感器布置数量和位置。本项目在空气动力学原理的基础上利用有限元计算技术模拟优化了传感器布置的数量和位置,使得试验测试研究木结构房运输过程中的风载荷、振动载荷等造成木结构房损坏的综合作用力效应成为可能。在测试分析的基础上,构建了木结构房的三维力学模型,模型有助于解明木结构房的各种载荷分布、连续传递路径、载荷效应下木结构房整体和构件水平上的变形,可帮助评价木结构房的力学性能和改善木结构房强度设计。
