[发明专利]一种螺栓与齿联合传力钢木节点最优布齿率的确定方法

权利要求书

1.一种螺栓与齿联合传力钢木节点最优布齿率的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：以布齿率为变量，其他参数保持不变，设计一组螺栓与齿联合传力钢木节点受弯构件，其中，布齿率为钢齿总截面面积与钢夹板腹板与木梁接触面的面积之比；

第二步：通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型，所有单元均为C3D8R，模型中对各接触对的法向和切向关系进行定义来模拟各部件之间的相互作用，法向作用为硬接触，切向作用为库伦摩擦；

第三步：通过受力分析得到钢木节点受弯构件的弯矩-转角曲线，由曲线求得钢木节点受弯构件的极限弯矩M；

第四步：根据极限弯矩10％的弯矩值、40％的弯矩值与对应的转角，利用公式(1)计算节点的初始刚度k：

式中M_40％为极限弯矩40％的弯矩值，M_10％为极限弯矩10％的弯矩值，θ_40％为M_40％对应的转角，θ_10％为M_10％对应的转角；

第五步：计算带齿节点与不带齿节点初始刚度的比值R_k，并绘制R_k与布齿率的关系曲线；

第六步：拟合出木构件破坏时螺栓与齿联合传力钢木节点极限弯矩M的计算公式(2)-公式(5)：

f_cbh＝2(nZ_b+n_tγZ_t) (2)

M_w＝2(nZ_b+n_tγZ_t)e (3)

Z_b＝k_cl_sdf_em (4)

Z_t＝l_td_tf_em (5)

式中Z_t为钢齿单个受剪面承载力；Z_b为螺栓单个剪面受剪承载力；f_c为胶合木顺纹抗压强度；b为木构件宽度；h为木构件端面等效受压区高度；n为受拉侧螺栓个数；e为下部螺栓合力作用线到受压区截面中心的距离；k_c为胶合木构件内螺栓孔承压应力分布情况的有效折减系数，取0.45；l_s为销槽承压面长度；d为螺栓直径；f_em为胶合木销槽承压强度；γ为钢齿受力调整系数，取0.35；n_t为夹板钢齿数量，当γ×n_t7时取γ×n_t＝7；l_t为钢齿嵌入深度；d_t为钢齿直径；

第七步：计算带齿节点与不带齿节点极限弯矩的比值R_M，并绘制R_M与布齿率的关系曲线；

第八步：根据第五步和第七步所得曲线的临界点确定最优布齿率。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓与齿联合传力钢木节点最优布齿率的确定方法，其特征在于，钢齿均匀分布于钢夹板上，钢齿的布置端距、边距、行距及中距的最小值应分别取：7d_t、4d_t、5d_t及4d_t，其中d_t为钢齿直径，钢齿直径取3-6mm。