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摘要
将木材应用到建筑结构当中，既可以发挥木材环保的特性，又能够使建筑富有美感。我国的速生木材产量丰富，应用到建筑当中可以减少对进口木材的依赖，降低施工成本。但是由于速生木强度较弱、结构疏松不均匀，在建筑中应用有一定的局限性，引入轻钢可以削弱木材的天然缺陷，同时木材也可以解决轻钢稳定性不足的问题。轻钢-速生木结构是将钢材引入到传统木结构中的一种新型建筑结构，它兼顾了钢材和木材两种材料的优点，在村镇住宅等建筑结构中具有一定的应用前景。由于自攻螺钉连接的轻钢-速生木结构的力学行为受到自攻螺钉抗拔性能的影响较大，同时现有研究中对此类结构的自攻螺钉抗拔性能相关研究并不完善。因此对由国产速生树种杉木与Q235级薄钢板构成的自攻螺钉钢木组合构件进行了抗拔试验，将薄钢板与木块用自攻螺钉连接起来放置到自制夹具当中，运用万能试验机将螺钉拔出，用以研究其力学性能。试验过程中选取了钢板厚度和纹理方向两个重要试验参数，得到了自攻螺钉的破坏模式、抗拔极限荷载和延性。研究结果表明：试件的破坏模式均为自攻螺钉拔出破坏，钉子拔出后螺纹有明显损坏，螺纹内有铁屑和木屑堆积，钢板存在扩孔以及鼓曲现象；当螺钉垂直于顺纹方向拔出时，试件的离散性较低，同时增加钢板厚度也可以降低离散性；轻钢的加入可以显著提高构件的极限荷载，提高节点的受力性能；钢板对端面极限荷载影响要大于另外两个方向；相同条件下，端面极限荷载要低于另外两个方向，并随着钢板厚度的增加差距逐渐降低；相同条件下，自攻螺钉从径向以及弦向拔出时，承载能力差别不大，两个方向极限荷载差距不超过10%;钢板厚度为1.5 mm时，试件相较于其他钢板厚度试件表现出较好的延性，但是试件总体延性系数低于3,延性系数较小。最后，基于欧洲木结构设计规范和我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》,提出了适用于自攻螺钉连接的杉木与薄钢板组成的钢木组合构件的抗拔承载力计算公式，公式误差均在15%以内，验证了公式的适用性和准确性。
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单位建筑工程学院; 天津大学
