OSB板紋理對連接性能的影響*

劉 朋， 徐敬文， 寧寶寬， 金生吉

(沈陽工業大學 建筑與土木工程學院， 沈陽 110870)

OSB板紋理對連接性能的影響*

劉 朋， 徐敬文， 寧寶寬， 金生吉

(沈陽工業大學 建筑與土木工程學院， 沈陽 110870)

冷彎薄壁型鋼； 定向刨花板； 垂直紋理； 水平紋理； 靜力加載； 連接剛度； 連接試驗； 破壞模式

1 試驗概況

1.1 試件制作

試件采用C型截面冷彎薄壁型鋼骨架柱和定向刨花板，通過自攻螺釘連接，如圖1所示(單位：mm).定向刨花板尺寸為250 mm×500 mm，厚度為11 mm，冷彎薄壁型鋼骨架柱長度為300 mm，厚度為11 mm，截面尺寸見圖1c.

1.2 試驗材料

試驗采用INSTRON?4482測試設備，保持勻速加載.骨架柱采用600S162-54型，由于表面鍍鋅層會影響拉伸試驗，制作成標準拉伸試件前都進行了去鋅處理，試驗材料參數如表1所示.自攻螺釘均采用8號螺釘，長度為49 mm.

圖1 試件及立柱截面圖

表1 骨架柱材料參數

1.3 試驗裝置和測點

冷彎薄壁型鋼C型骨架柱固定在底部基座，側面與定向刨花板自攻螺釘連接，卡鉗與定向刨花板上部采用多點螺釘連接，確保提供居中的垂直上拉力，卡鉗另一端與全數字液壓伺服試驗機MTS固定.位移計固定在底部基座，上部與MTS相連，試驗加載裝置如圖2所示.采用ASTM A370標準，保持速率為1.27 mm/min勻速加載，直到試件發生明顯破壞后停止加載.

2 試驗現象

垂直紋理與水平紋理試件的破壞形態均為螺釘周圍定向刨花板斷裂，未見螺釘從立柱拔出破壞或螺釘剪切破壞.荷載作用初期，試件處于彈性階段，變形較小；隨著荷載的增加，對于垂直紋理試件，當荷載達到75%極限承載力時，定向刨花板發出木纖維斷裂的聲響，螺釘下方一部分木質纖維發生剪切破壞；隨著荷載繼續增加，木質纖維被剪斷；當荷載達到極限荷載時，定向刨花板纖維被拉出板外，試件破壞，如圖3a、b、c所示.對于水平紋理試件，當荷載達到70%極限承載力時，定向刨花板發出微響，自攻螺釘對刨花板的木質纖維產生明顯剪切剝離破壞；當荷載達到極限承載力時，螺釘下部的定向刨花板有木質纖維被拉斷，同時伴隨著清脆的響聲，試件破壞，如圖3d、e、f所示.

圖2 試驗加載裝置

圖3 試件破壞模式

3 試驗結果及數據分析

試驗得出的結論是垂直紋理試件承載力比水平紋理試件承載力高出約10%，水平紋理試件的連接剛度比垂直紋理試件高出約40%，試件的設計參數及試驗結果如表2所示.

表2 試件設計參數及試驗結果

試驗得到連接試件的荷載與變形關系曲線如圖4所示.荷載作用初期，荷載與變形基本呈線性關系，試件處于彈性階段；隨著荷載的增加，試件取得最大荷載后，荷載急劇下降，荷載與位移關系曲線無明顯屈服，說明其延性較差.垂直方向紋理連接試件在初始剛度時有一定的離散性，主要是由于定向刨花板的制作工藝所造成的，刨花板無法絕對均質，因此，試驗中會造成個別試件的剛度和承載力存在差異(如SOC-V2和SOC-V3).荷載與變形關系曲線有“抖動”，表現為荷載突然降低并且位移增大(如SOC-V1、SOC-V2和SOC-V5).試驗中觀察發現，“抖動”一般出現在臨近荷載峰值，由于垂直紋理定向刨花板的螺釘相對運動方向與木纖維的方向平行，纖維層間膠體相連纖維的角度并不完全一致，因此，當某層纖維剪斷時，此時荷載就會驟然下降，位移增大，之后螺釘又碰到未被剪斷的纖維，又可以繼續承受荷載.其中，SOC-H3取得了最大承載力2.48 kN，其余試件都在1.8 kN波動.此外，與垂直紋理定向刨花板連接試件的荷載與變形關系曲線相比，水平方向紋理連接試件的初始剛度差異較小，但承載力相對較低.

圖4 試件荷載變形曲線

4 結 論

通過對10個定向刨花板與冷彎薄壁型鋼骨架柱的連接試驗進行研究，并對試驗結果進行分析，得到如下結論.

1) 水平紋理和垂直紋理的試件破壞形式不同，水平紋理試件呈現定向刨花板纖維剪切破壞并發生剝離；垂直紋理試件破壞模式為木質纖維的撕裂.

2) 垂直紋理試件承載力比水平紋理試件承載力提高約10%，水平紋理試件的連接剛度比垂直紋理試件提高約40%，垂直紋理試件承載力相對較高，水平紋理試件的剛度相對較大.

[1]周緒紅，石宇，周天華，等.低層冷彎薄壁型鋼結構住宅體系 [J].建筑科學與工程學報，2005，22(2)：1-14.

(ZHOU Xu-hong，SHI Yu，ZHOU Tian-hua，et al.Cold-formed steel framing system of low-rise residential building [J].Journal of Architecture and Civil Engineering，2005，22(2)：1-14.)

[2]高宛成，肖巖.冷彎薄壁型鋼組合墻體受剪性能研究綜述 [J].建筑結構學報，2014，35(4)：30-40.

(GAO Wan-cheng，XIAO Yan.Literature review of shear performance of cold-formedthin-walled steel composite walls [J].Journal of Building Structures，2014，35(4)：30-40.)

[3]黃智光.低層冷彎薄壁型鋼房屋抗震性能研究 [D].西安：西安建筑科技大學，2010.

(HUANG Zhi-guang.Seismic behaviors study on low-rise cold-formed thin-wall steel residential buildings [D].Xi’an：Xi’an University of Architecture and Technology，2010.)

[4]Dundu M.Base connections of single cold-formed steel portal frames [J].Journal of Constructional Steel Research，2012，78(4)：38-44.

[5]周緒紅，李喆，王瑞成，等.冷彎薄壁型鋼梁-OSB板組合樓蓋的受彎承載力研究 [J].土木工程學報，2013，46(9)：1-11.

(ZHOU Xu-hong，LI Zhe，WANG Rui-cheng，et al.Study on load-carrying capacity of the cold-formed steeljoists-OSB composite floor [J].China Civil En-gineering Journal，2013，46(9)：1-11.)

[6]周天華，劉向斌，楊立，等.LQ550 高強冷彎薄壁型鋼組合墻體受剪性能試驗研究 [J].建筑結構學報，2013，34(12)：62-68.

(ZHOU Tian-hua，LIU Xiang-bin，YANG Li，et al.Experimental research on shear behavior of LQ550 high strengthcold-formed steel composite walls [J].Journal of Building Structures，2013，34(12)：62-68.)

[7]楊立.OSB板敷面高強冷彎薄壁型鋼組合墻體抗剪性能研究 [D].西安：長安大學，2011.

(YANG Li.Study on shear resistance of high strength cold-formed steel framing wall with OSB board [D].Xi’an：Chang’an University，2011.)

[8]李元齊，馬榮奎，何慧文.冷彎薄壁型鋼與結構用OSB板自攻螺釘連接性能試驗研究 [J].建筑結構學報，2014，35(5)：48-56.

(LI Yuan-qi，MA Rong-kui，HE Hui-wen.Experimental study on behavior of screw connections forcold-formed thin-walled steel and structural OSB boards [J].Journal of Building Structures，2014，35(5)：48-56.)

[9]張士元.OSB在我國的發展前景分析 [J].木材工業，2014，21(4)：31-33.

(ZHANG Shi-yuan.Prospect of the development of OSB in China [J].China Wood Industry，2014，21(4)：31-33.)

(責任編輯：鐘 媛 英文審校：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.

遼寧省自然科學基金資助項目(2015020583)； 遼寧省科技廳計劃項目(LJQ2013016)； 遼寧省教育廳計劃項目(201564068)； 沈陽工業大學博士培育基金資助項目(50010101).

劉 朋(1983-)，男，遼寧盤錦人，講師，博士，主要從事冷彎薄壁型鋼結構等方面的研究.

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在中國知網優先數字出版. 網絡出版地址： http：∥www.cnki.net/kcms/detail/21.1189.T.20161222.1740.026.html