OSB板纹理对连接性能的影响*

刘 朋， 徐敬文， 宁宝宽， 金生吉

(沈阳工业大学 建筑与土木工程学院， 沈阳 110870)

OSB板纹理对连接性能的影响*

刘 朋， 徐敬文， 宁宝宽， 金生吉

(沈阳工业大学 建筑与土木工程学院， 沈阳 110870)

冷弯薄壁型钢； 定向刨花板； 垂直纹理； 水平纹理； 静力加载； 连接刚度； 连接试验； 破坏模式

1 试验概况

1.1 试件制作

试件采用C型截面冷弯薄壁型钢骨架柱和定向刨花板，通过自攻螺钉连接，如图1所示(单位：mm).定向刨花板尺寸为250 mm×500 mm，厚度为11 mm，冷弯薄壁型钢骨架柱长度为300 mm，厚度为11 mm，截面尺寸见图1c.

1.2 试验材料

试验采用INSTRON®4482测试设备，保持匀速加载.骨架柱采用600S162-54型，由于表面镀锌层会影响拉伸试验，制作成标准拉伸试件前都进行了去锌处理，试验材料参数如表1所示.自攻螺钉均采用8号螺钉，长度为49 mm.

图1 试件及立柱截面图

表1 骨架柱材料参数

1.3 试验装置和测点

冷弯薄壁型钢C型骨架柱固定在底部基座，侧面与定向刨花板自攻螺钉连接，卡钳与定向刨花板上部采用多点螺钉连接，确保提供居中的垂直上拉力，卡钳另一端与全数字液压伺服试验机MTS固定.位移计固定在底部基座，上部与MTS相连，试验加载装置如图2所示.采用ASTM A370标准，保持速率为1.27 mm/min匀速加载，直到试件发生明显破坏后停止加载.

2 试验现象

垂直纹理与水平纹理试件的破坏形态均为螺钉周围定向刨花板断裂，未见螺钉从立柱拔出破坏或螺钉剪切破坏.荷载作用初期，试件处于弹性阶段，变形较小；随着荷载的增加，对于垂直纹理试件，当荷载达到75%极限承载力时，定向刨花板发出木纤维断裂的声响，螺钉下方一部分木质纤维发生剪切破坏；随着荷载继续增加，木质纤维被剪断；当荷载达到极限荷载时，定向刨花板纤维被拉出板外，试件破坏，如图3a、b、c所示.对于水平纹理试件，当荷载达到70%极限承载力时，定向刨花板发出微响，自攻螺钉对刨花板的木质纤维产生明显剪切剥离破坏；当荷载达到极限承载力时，螺钉下部的定向刨花板有木质纤维被拉断，同时伴随着清脆的响声，试件破坏，如图3d、e、f所示.

图2 试验加载装置

图3 试件破坏模式

3 试验结果及数据分析

试验得出的结论是垂直纹理试件承载力比水平纹理试件承载力高出约10%，水平纹理试件的连接刚度比垂直纹理试件高出约40%，试件的设计参数及试验结果如表2所示.

表2 试件设计参数及试验结果

试验得到连接试件的荷载与变形关系曲线如图4所示.荷载作用初期，荷载与变形基本呈线性关系，试件处于弹性阶段；随着荷载的增加，试件取得最大荷载后，荷载急剧下降，荷载与位移关系曲线无明显屈服，说明其延性较差.垂直方向纹理连接试件在初始刚度时有一定的离散性，主要是由于定向刨花板的制作工艺所造成的，刨花板无法绝对均质，因此，试验中会造成个别试件的刚度和承载力存在差异(如SOC-V2和SOC-V3).荷载与变形关系曲线有“抖动”，表现为荷载突然降低并且位移增大(如SOC-V1、SOC-V2和SOC-V5).试验中观察发现，“抖动”一般出现在临近荷载峰值，由于垂直纹理定向刨花板的螺钉相对运动方向与木纤维的方向平行，纤维层间胶体相连纤维的角度并不完全一致，因此，当某层纤维剪断时，此时荷载就会骤然下降，位移增大，之后螺钉又碰到未被剪断的纤维，又可以继续承受荷载.其中，SOC-H3取得了最大承载力2.48 kN，其余试件都在1.8 kN波动.此外，与垂直纹理定向刨花板连接试件的荷载与变形关系曲线相比，水平方向纹理连接试件的初始刚度差异较小，但承载力相对较低.

图4 试件荷载变形曲线

4 结 论

通过对10个定向刨花板与冷弯薄壁型钢骨架柱的连接试验进行研究，并对试验结果进行分析，得到如下结论.

1) 水平纹理和垂直纹理的试件破坏形式不同，水平纹理试件呈现定向刨花板纤维剪切破坏并发生剥离；垂直纹理试件破坏模式为木质纤维的撕裂.

2) 垂直纹理试件承载力比水平纹理试件承载力提高约10%，水平纹理试件的连接刚度比垂直纹理试件提高约40%，垂直纹理试件承载力相对较高，水平纹理试件的刚度相对较大.

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(责任编辑：钟 媛 英文审校：尹淑英)

Influence of OSB texture on connection performance

LIU Peng, XU Jing-wen, NING Bao-kuan, JIN Sheng-ji

(School of Architecture and Civil Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)

In order to solve the problem that the horizontal and vertical texture of oriented strand board (OSB) will affect the mechanical connection performance of cold-formed thin-walled C-type steel column, the static tensile tests for 10 OSB and cold-formed thin-wall C-type steel column were carried out, and the influence of horizontal and vertical texture of OSB on the failure mode, connection stiffness and ultimate load capacity was analyzed. The results show that the specimen with vertical texture exhibits the fiber fracture damage, and the load capacity is about 10% higher than that of the specimen with horizontal texture. In addition, the specimen with horizontal texture exhibits the wooden fiber shear failure, and the connection stiffness is about 8% higher than that of the specimen with vertical texture. The tests can provide the design reference for the cold-formed thin-wall steel-OSB structures.

cold-formed thin-walled steel; oriented strand board (OSB); vertical texture; horizontal texture; static loading; connection stiffness; connection test; failure mode

2016-04-06.

辽宁省自然科学基金资助项目(2015020583)； 辽宁省科技厅计划项目(LJQ2013016)； 辽宁省教育厅计划项目(201564068)； 沈阳工业大学博士培育基金资助项目(50010101).

刘 朋(1983-)，男，辽宁盘锦人，讲师，博士，主要从事冷弯薄壁型钢结构等方面的研究.

10.7688/j.issn.1000-1646.2017.03.21

TU 398

A

1000-1646(2017)03-0357-04

*本文已于2016-12-22 17∶40在中国知网优先数字出版. 网络出版地址： http：∥www.cnki.net/kcms/detail/21.1189.T.20161222.1740.026.html