CN102519793A - 一种原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，建筑工程技术领域。本发明通过使用快硬早强拟型填充料填充原竹空腔，采用塑料薄膜涂油减少压力损失，采用多点位移测量计算得到横隔板中心竖向变形。用材料试验机向填充料施加压力将隔板冲切破坏，记录压力增加过程以及对应横隔板变形，测绘压力——变形曲线，进而获得横隔板抗冲切承载力。本测试方法为原竹结构受压杆件和受压杆件的节点连接设计提供了准确的压力——变形曲线，以及横隔板抗冲切承载力，为节点设计达到安全、经济的双重目标提供了科学依据。
Description
所属领域：
本发明涉及一种原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，属于建筑工程技术领域。
背景技术：
中国是世界竹类的故乡，盛产竹材，拥有灿烂的竹楼文化。竹是快速可再生的绿色建筑材料，利用原竹建造低层建筑，减少钢筋水泥等高能耗建筑材料的使用已经成为竹建筑领域的研究热点之一。
原竹杆件以轴向受力为主，可以进一步划分为轴向受压的压杆和轴向受拉的拉杆两大类构件。为提高压杆节点的可靠性，现有技术采用在节点范围内原竹空腔内充填水泥砂浆，使轴向压力通过水泥砂浆填充物传递到原竹空腔之间的横隔板上，再由横隔板把轴力均匀的传递到整个原竹竹壁上；与上述受压杆件对比，原竹受拉杆件的拉力传递更为困难。现有技术采用在原竹竹壁打孔对穿螺栓，然后在节点范围内原竹空腔内充填水泥砂浆，使轴向拉力通过固化后的水泥砂浆填充物传递到原竹空腔之间的横隔板上，再由横隔板把轴向拉力均匀的传递到整个原竹竹壁上。由上述分析得知，无论受压杆件还是受拉杆件，现有技术都把原竹空腔之间的横隔板作为轴力传递和分配的关键部位，原竹横隔板的抗冲切能力对于确保节点连接可靠性具有决定性的意义。
尽管原竹横隔板的抗冲切能力对于原竹结构具有重要意义，但国内外目前尚无测试原竹横隔板抗冲切能力的试验方法，无法得到原竹横隔板抗冲切能力的确切数值，导致目前原竹结构节点的设计具有相当的盲目性，要么过于保守导致节点设计复杂、造价增加；要么安全储备不足，给结构安全造成隐患。
发明内容：
为了克服现有竹结构节点设计的盲目性，准确获得原竹横隔板抗冲切能力，本发明提供一种原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，测试方法为原竹结构受压杆件和受压杆件的节点连接设计提供了准确的压力——变形曲线，以及横隔板抗冲切承载力，为节点设计达到安全、经济的双重目标提供了科学依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:通过使用快硬早强拟型填充料填充原竹空腔，采用塑料薄膜涂油减少压力损失以及多点位移测量，用材料试验机向填充料施加压力，填充料将隔板冲切破坏，记录压力增加过程以及对应隔板变形，测绘压力——变形曲线，进而获得横隔板抗冲切承载力。其具体制备步骤包括如下：
A、原竹填充试样的制备：从原竹竹节3上切下一段含有原竹横隔板12的竹节，横隔板一端保留竹壁长度30～60毫米，另一端留竹壁长度100～250毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件4将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为100～250毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜9满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层8，将快硬早强微膨胀石膏水泥填料5倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座11上，长度30～60毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ10，在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔6，通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ13；
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板2，传力板上设置竖向位移观测点Ⅰ7，通过材料试验机推力杆1对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力（压力）—变形曲线14，得到隔板的抗冲切承载力，利用曲线14，既可以得到原竹横隔板的极限抗冲切能力，也可以建立P-△方程，推算不同P值作用下横隔板中心的竖向变形值。
所述原竹为生长时间为3～6年的空心竹子，直径30～300毫米。
所述紧箍件为铁丝、钢丝、钢箍、碳纤维布。
所述快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的比例混合后再加入混合物重量30～50%的水搅拌而成的浆料。
所述观测孔6为椭圆形，其高度为10～20毫米，最大宽度为10毫米。
所述传力板为钢板、铁板，其厚度为20～30毫米。
本发明的优点和有益效果是：
（1）、能够准确获得原竹横隔板的极限抗冲切能力，便于节点设计达到安全、经济的双重目标，提高节点设计的可靠性，避免设计的盲目性；
（2）、能够准确获得原竹横隔板的抗冲切荷载-变形曲线，便于节点变形计算；
（3）、采用水泥石膏快硬早强微膨胀拟型填充料，快速固化，缩短试验周期；
（4）、采用塑料薄膜涂油隔离技术，压力损失小；多点位移测试，准确量测隔板变形，试验精度好。塑料薄膜涂油隔离技术避免拟型填充浆料中的水分被竹壁吸收，保证拟型填充浆料抗压强度不因失水而降低；
（5）、试验结果既可用于受压杆件节点承载力和变形计算，也可用于受拉杆件节点承载力和变形计算。
附图说明
图1是本发明的试样剖面图；
图2是本发明的试样侧视图；
图3是本发明的横隔板冲切力—变形图。
图各标号为：1-试验机推力杆，2-传力板，3-原竹竹节，4-紧箍件，5-快硬早强微膨胀石膏水泥填料，6-观测孔，7-竖向位移观测点Ⅰ，8-油脂隔离层，9-塑料薄膜，10.竖向位移观测点Ⅱ，11-试验机底座，12-横隔板，13-位移观测点Ⅲ，14-隔板冲切力——变形曲线。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
A、原竹填充试样的制备：从原竹（为生长时间为3年的空心竹子，直径150毫米）竹节3上切下一段含有原竹横隔板12的竹节，横隔板一端保留竹壁长度30毫米，另一端留竹壁长度100毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件4将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为100毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜9满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层8，将快硬早强微膨胀石膏水泥填料5倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；（如图1所示）采用的紧箍件为铁丝。快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的比例混合后再加入混合物重量30%的水搅拌而成的浆料。
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座11上，长度30毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ10，在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔6（为椭圆形，其高度为10毫米，最大宽度为3毫米），通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ13；（如图2所示）
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板2，传力板（为钢板，其厚度为20毫米）上设置竖向位移观测点Ⅰ7，通过材料试验机推力杆1对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力（压力）——变形曲线14，得到隔板的抗冲切承载力。（如图3所示）利用曲线14，既可以得到原竹横隔板的极限抗冲切能力，也可以建立P-△方程，推算不同P值作用下横隔板中心的竖向变形值。
实施例2：
A、原竹填充试样的制备：从原竹（为生长时间为4年的空心竹子，直径30毫米）竹节3上切下一段含有原竹横隔板12的竹节，横隔板一端保留竹壁长度40毫米，另一端留竹壁长度180毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件4将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为180毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜9满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层8，将快硬早强微膨胀石膏水泥填料5倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；（如图1所示）采用的紧箍件为钢丝。快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的比例混合后再加入混合物重量40%的水搅拌而成的浆料。
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座11上，长度40毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ10，在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔6（为椭圆形，其高度为15毫米，最大宽度为7毫米），通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ13；（如图2所示）
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板2，传力板（为钢板，其厚度为25毫米）上设置竖向位移观测点Ⅰ7，通过材料试验机推力杆1对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力（压力）—变形曲线（14），得到隔板的抗冲切承载力。（如图3所示）利用曲线14，既可以得到原竹横隔板的极限抗冲切能力，也可以建立P-△方程，推算不同P值作用下横隔板中心的竖向变形值。
实施例3：
A、原竹填充试样的制备：从原竹（为生长时间为6年的空心竹子，直径300毫米）竹节3上切下一段含有原竹横隔板12的竹节，横隔板一端保留竹壁长度60毫米，另一端留竹壁长度250毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件4将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为250毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜9满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层8，将快硬早强微膨胀石膏水泥填料5倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；（如图1所示）采用的紧箍件为钢箍。快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的比例混合后再加入混合物重量50%的水搅拌而成的浆料。
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座11上，长度60毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ10，在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔6（为椭圆形，其高度为20毫米，最大宽度为10毫米），通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ13；（如图2所示）
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板2，传力板（为铁板，其厚度为30毫米）上设置竖向位移观测点Ⅰ7，通过材料试验机推力杆1对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力（压力）—变形曲线14，得到隔板的抗冲切承载力。（如图3所示）利用曲线14，既可以得到原竹横隔板的极限抗冲切能力，也可以建立P-△方程，推算不同P值作用下横隔板中心的竖向变形值。
实施例4：
A、原竹填充试样的制备：从原竹（为生长时间为5年的空心竹子，直径200毫米）竹节3上切下一段含有原竹横隔板12的竹节，横隔板一端保留竹壁长度50毫米，另一端留竹壁长度230毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件4将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为230毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜9满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层8，将快硬早强微膨胀石膏水泥填料5倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；（如图1所示）采用的紧箍件为碳纤维布。快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的比例混合后再加入混合物重量35%的水搅拌而成的浆料。
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座11上，长度50毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ10，在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔6（为椭圆形，其高度为18毫米，最大宽度为9毫米），通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ13；（如图2所示）
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板2，传力板（为铁板，其厚度为28毫米）上设置竖向位移观测点Ⅰ7，通过材料试验机推力杆1对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力（压力）—变形曲线14，得到隔板的抗冲切承载力。（如图3所示）利用曲线14，既可以得到原竹横隔板的极限抗冲切能力，也可以建立P-△方程，推算不同P值作用下横隔板中心的竖向变形值。
Claims (6)
1.一种原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在具体步骤包括如下：
A、原竹填充试样的制备：从原竹竹节（3）上切下一段含有原竹横隔板（12）的竹节，横隔板一端保留竹壁长度30～60毫米，另一端留竹壁长度100～250毫米；将横隔板处外表面竹节磨平，用紧箍件（4）将横隔板箍紧，横隔板两侧的竹壁也用紧箍件箍紧；将横隔板一侧长度为100～250毫米的竹壁内侧薄涂润滑油，再把普通塑料薄膜（9）满贴在薄涂润滑油的竹壁内侧，形成油脂隔离层（8），将快硬早强微膨胀石膏水泥填料（5）倒入贴有塑料薄膜的竹筒内侧；
B、原竹试样观测点的设置：待石膏水泥浆料固化后，将竹节立放在材料试验机底座（11）上，长度为30～60毫米的原竹空腔在下，内填石膏水泥填料的竹壁在上，在竹节横隔板外侧紧箍件表面设置竖向位移观测点Ⅱ（10），在靠近横隔板的横隔板下方的竹壁上开竖向观测孔（6），通过该观测孔在横隔板底面中心设置一个位移观测点Ⅲ（13）；
C、承载力的测试：采用材料试验机进行测试，在原竹试样填充浆料一侧放置传力板（2），传力板上设置竖向位移观测点Ⅰ（7），通过材料试验机推力杆（1）对传力板施加竖向压力，记录压力值及对应的三个位移标识点的位移，直至隔板冲切破坏，根据压力和位移记录，绘制隔板的冲切力—变形曲线（14），得到隔板的抗冲切承载力。
2.根据权利要求书1所述的原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在：所述原竹为生长时间为3～6年的空心竹子，直径30～300毫米。
3.根据权利要求书1所述的原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在于：所述紧箍件为铁丝、钢丝、钢箍或者碳纤维布。
4.根据权利要求书1所述的原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在于：所述快硬早强微膨胀石膏水泥浆料由半水石膏：水泥=1:1的质量比混合后再加入混合物重量30～50%的水搅拌而成的浆料。
5.根据权利要求书1所述的原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在于：所述观测孔（6）为椭圆形，其高度为10～20毫米，最大宽度为10毫米。
6.根据权利要求书1所述的原竹杆件横隔板抗冲切承载力试验方法，其特征在于：所述传力板为钢板、铁板，其厚度为20～30毫米。
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| Title |
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| 《特种结构》 20100630 孙永良等 "德中同行"竹结构展馆竹构件的试验及结构分析研究 第27卷, 第3期 * |
| K.F. CHUNG ET AL.: "Mechanical properties of structural bamboo for bamboo scaffoldings", 《ENGINEERING STRUCTURES》, vol. 24, no. 4, 30 April 2002 (2002-04-30) * |
| W.K. YU ET AL.: "Column buckling of structural bamboo", 《ENGINEERING STRUCTURE》, vol. 25, no. 6, 31 May 2003 (2003-05-31) * |
| 中华人民共和国建设部: "《中华人民共和国建筑工业行业标准-建筑用竹材物理力学性能试验方法JG/T 199-2007》", 9 April 2007, article "建筑用竹材物理力学性能试验方法" * |
| 中国林业科学研究院木材工业研究所: "《中华人民共和国国家标准-竹材物理力学性质试验方法GB/T 15780-1995》", 1 July 1996, article "竹材物理力学性质试验方法" * |
| 刘玉璠: "竹子的力学特性研究", 《北京力学会第十六届学术年会论文集》, 10 January 2010 (2010-01-10) * |
| 孙永良等: ""德中同行"竹结构展馆竹构件的试验及结构分析研究", 《特种结构》, vol. 27, no. 3, 30 June 2010 (2010-06-30) * |
| 郭长辉等: "钢管混凝土板柱节点抗冲切性能试验研究", 《建筑科学》, vol. 27, no. 7, 31 July 2011 (2011-07-31) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102519793B (zh) | 2014-09-03 |
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