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村镇木结构民居榫卯节点抗震性能研究

村镇木结构民居榫卯节点抗震性能研究

作者：金昱成昆明理工大学

学位级别：硕士

中国西南地区由于受地区经济、自然条件和民族传统文化等相关因素影响,木结构仍是该地区村镇民居中的主要建筑形式之一。木结构榫卯节点具有半刚性的特点,能在地震作用时产生滑动位移来减轻结构的地震损伤,具有良好的抗震性能。但是若... 详细信息

中国西南地区由于受地区经济、自然条件和民族传统文化等相关因素影响,木结构仍是该地区村镇民居中的主要建筑形式之一。木结构榫卯节点具有半刚性的特点,能在地震作用时产生滑动位移来减轻结构的地震损伤,具有良好的抗震性能。但是若没有良好的拉结措施,榫卯节点可能脱开导致节点失稳、房屋倒塌,因此榫卯节点增强加固是木结构提高抗震性能的主要方式之一。在“十四五”规划乡村振兴战略背景下,保障村镇木结构民居住房安全成为巩固脱贫攻坚、助推乡村振兴的基础工程。基于此,本文在现有研究成果基础上提出一种经济性较好、实施便利性较高的钢材增强加固阻尼器,通过开展加固前后木结构榫卯节点低周反复荷载试验,旨在为村镇木结构民居增强加固、保护和修缮等提供理论支撑与实践指导方法。本文主要完成以下内容:1.针对村镇木结构民居榫卯节点增强加固需求,梳理我国木结构发展历史,总结木结构特点与分类,分析木结构地震震害,整理国内外针对木结构节点、构件等研究成果,提出本文主要研究内容。2.通过前期实地调研,确定榫卯节点样式并制作直透榫、台阶透榫和燕尾榫3类共计9件榫卯节点试件,同时按照木结构材料性能相关规范进行木材材料物理、力学性能试验。3.设计提出一种钢板增强加固阻尼器,针对非加固节点试件与加固节点试件开展节点低周反复荷载试验,研究榫卯节点试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、节点拔榫量、耗能能力和变形能力等抗震性能参数。试验表明:采用钢板加固阻尼器后,节点滞回曲线捏缩效应降低,所有榫卯节点承载力均得到显著提高,提高比例均超过1.42倍;节点抗拔性能与耗能能力均得到提高,燕尾榫节点试件耗能提升最为显著,提升比例超过145.43%。4.通过ABAQUS有限元软件进行建模分析,与试验曲线对比绘制各节点试件骨架曲线、刚度退化曲线。分析结果表明:模拟曲线与试验曲线拟合较好,未加固榫卯节点应力主要集中在榫头根部,采用钢板阻尼器增强加固后,榫头、卯口处应力显著降低,主要应力集中在钢板核心板处,验证了数值模拟的可行性,佐证了试验的科学有效性。

关键词：村镇木结构榫卯节点节点加固钢板阻尼器低周反复荷载试验抗震性能

剪切型转动粘弹性阻尼器在村镇木结构抗风中的应用

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建筑科学与工程学报 2016年第6期33卷 24-29页

作者：李宏男倪培华付兴大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

针对强台风下村镇低矮房屋的大量倒塌,将阻尼器引入村镇木结构的抗风控制中;同时针对现有木结构模拟中榫卯节点的恢复力模型多采用线弹性,没有考虑节点塑性变形而导致与实际情况存在很大差别的问题,在木结构分析时考虑节点的塑性特征。... 详细信息

针对强台风下村镇低矮房屋的大量倒塌,将阻尼器引入村镇木结构的抗风控制中;同时针对现有木结构模拟中榫卯节点的恢复力模型多采用线弹性,没有考虑节点塑性变形而导致与实际情况存在很大差别的问题,在木结构分析时考虑节点的塑性特征。分析了该结构在强风作用下的动力反应,通过数值模拟验证了粘弹性阻尼器在木结构抗风减振方面的良好效果。结果表明:考虑节点非线性时木结构的层间位移明显减小,阻尼器的耗能也有所减小,但对减振率影响不大。

关键词：抗风设计粘弹性阻尼器振动控制村镇木结构

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粘弹性转动阻尼器在村镇木结构抗风中的研究

粘弹性转动阻尼器在村镇木结构抗风中的研究

作者：倪培华大连理工大学

学位级别：硕士

低矮房屋的抗风设计以往主要是通过试验或数值模拟研究结构风压分布,进而提出改进的结构构造措施,应用阻尼器的案例较少。此外,现有木结构模拟中,榫卯节点的恢复力模型往往是线弹性的而没有考虑节点的塑性变形,与实际情况有很大差别。... 详细信息

低矮房屋的抗风设计以往主要是通过试验或数值模拟研究结构风压分布,进而提出改进的结构构造措施,应用阻尼器的案例较少。此外,现有木结构模拟中,榫卯节点的恢复力模型往往是线弹性的而没有考虑节点的塑性变形,与实际情况有很大差别。鉴于此,针对台风作用下,村镇木结构房屋的大片倒塌破坏,本文将剪切型转动粘弹性阻尼器引入村镇木结构的抗风控制中。阐述了木结构房屋的结构构造和破坏机理,详细介绍了榫卯节点的破坏形式、力学模型及节点的模拟方法,建立木结构有限元模型。提出了在进行木结构有限元分析时考虑榫卯节点的塑性变形。介绍了粘弹性阻尼器的基本理论和本文选用的剪切型转动粘弹性阻尼器及其力学模型。使用谐波叠加法模拟风荷载,通过相似准则处理已有的榫卯节点的实验数据得到算例中榫卯节点的恢复力曲线,建立村镇木结构有限元模型,验证了剪切型转动阻尼器的减振效果。考虑榫卯节点非线性对木结构进行分析,得出了考虑节点非线性时,木结构的反应明显减小。因此,对村镇木结构进行减振分析时,需要考虑榫卯节点的非线性。考虑节点非线性时,阻尼器的耗能有所减小,但对结构的层间位移减振率影响不大。因此,采用剪切型转动粘弹性阻尼器可有效降低木结构在强风下的反应,对于木结构的保护有重要的工程应用价值。研究剪切型转动阻尼器的参数、阻尼器布置位置及阻尼器个数对村镇木结构减振效果的影响。针对同种粘弹性材料,当材料部分的尺寸和层数增加时,阻尼器的减振效果越来越好,而粘弹性材料的厚度的增加对减振效果不利;针对比较对称的结构,阻尼器的布置位置对减振效果影响不大;随着阻尼器的个数的增加,减振率上升。最后,对村镇木结构进行分析,得到风速与节点角位移之间的关系,确定节点角位移的屈服为结构的控制目标,给出了村镇木结构抗风减振方法的一般步骤。

关键词：抗风方法粘弹性阻尼器振动控制村镇木结构

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村镇木结构建筑实体火灾试验研究

建设科技 2022年第9期 77-81页

作者：朱春玲中国建筑科学研究院有限公司北京100013

为研究村镇木结构建筑的火灾风险,本文参照贵州民居的建造形式及火灾荷载,开展了全尺寸的木结构房屋火灾试验。研究了传统村镇木结构建筑火灾的发展蔓延规律;并结合实体试验和木材燃烧热值的测试结果,进一步证实了木结构房屋经风干后,... 详细信息

为研究村镇木结构建筑的火灾风险,本文参照贵州民居的建造形式及火灾荷载,开展了全尺寸的木结构房屋火灾试验。研究了传统村镇木结构建筑火灾的发展蔓延规律;并结合实体试验和木材燃烧热值的测试结果,进一步证实了木结构房屋经风干后,材料具有更高的燃烧热值,极易造成火灾蔓延。实体建筑火灾试验结果表明:采用涂刷防火涂料和设置防火墙的措施,能够有效减缓火灾发展和蔓延的过程;在火灾初起阶段,及时采取消防水进行灭火的措施,能够有效阻止火灾的蔓延扩大。

关键词：木结构火灾试验实体建筑火灾试验村镇木结构燃烧热值防火措施

村镇典型木结构榫卯及木构架抗震性能试验研究

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工程抗震与加固改造 2012年第3期34卷 82-85页

作者：陆伟东居兴鹏邓大利南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

通过对三榀直榫榫卯连接形式的村镇典型木构架模型在水平低周反复荷载反复作用下的试验研究,得到了三榀不同尺寸的木框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能。试验结果表明:当木柱尺寸变大或者柱距... 详细信息

通过对三榀直榫榫卯连接形式的村镇典型木构架模型在水平低周反复荷载反复作用下的试验研究,得到了三榀不同尺寸的木框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能。试验结果表明:当木柱尺寸变大或者柱距变小时,木框架的强度和刚度有明显增加,抗震性能变好;村镇典型木结构房屋具有非常好的变形能力。

关键词：村镇木结构榫卯连接低周反复荷载试验

木-钢复合楼板对村镇建筑火灾内部蔓延影响研究

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木-钢复合楼板对村镇建筑火灾内部蔓延影响研究