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工业建筑 2013年第10期43卷 55-60页

作者：张风亮赵鸿铁薛建阳谢启芳隋 罗峥西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 陕西省建筑科学研究院西安710082

古建筑木结构柱架的抗侧能力对整体结构的抗震性能有着重要的影响。通过对柱架受力机理进行分析,得出在水平反复荷载作用下柱架的受力变形以侧移为主,类似于"摇摆柱";柱摇摆产生的埋置嵌入作用是柱架产生抵抗弯矩的根本原因;基于"摇摆柱... 详细信息

古建筑木结构柱架的抗侧能力对整体结构的抗震性能有着重要的影响。通过对柱架受力机理进行分析,得出在水平反复荷载作用下柱架的受力变形以侧移为主,类似于"摇摆柱";柱摇摆产生的埋置嵌入作用是柱架产生抵抗弯矩的根本原因;基于"摇摆柱"原理,并结合试验提出水平反复荷载作用下古建筑木结构柱架抗侧弯矩的理论计算公式,其计算结果与试验结果吻合良好;将试验与理论计算得出的M-θ骨架曲线进行拟合,分别得出了三组柱架的抗侧刚度公式。

关键词：柱架摇摆柱抗侧分析埋置嵌入试验验证抵抗弯矩

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古建筑木结构榫卯节点及柱架滞回性能有限元分析

古建筑木结构榫卯节点及柱架滞回性能有限元分析

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作者：崔雅珍西安建筑科技大学

学位级别：硕士

古建筑具有极高的文化、历史和社会价值,而古建筑木结构在悠久的历史中累积了变形、损伤和材料老化,且有随时间增长而恶化的趋势,因此亟待对其进行结构的安全评估和修缮。榫卯连接是我国古建筑木结构构件间常用的连接方式,是主要特色之... 详细信息

古建筑具有极高的文化、历史和社会价值,而古建筑木结构在悠久的历史中累积了变形、损伤和材料老化,且有随时间增长而恶化的趋势,因此亟待对其进行结构的安全评估和修缮。榫卯连接是我国古建筑木结构构件间常用的连接方式,是主要特色之一,在地震作用下,榫卯间的挤压摩擦起到良好的消能减震作用。而榫卯节点的破坏通常会导致整体结构倾斜甚至倒塌。因此,研究榫卯节点及构架的滞回性能对鉴定评估和修缮加固现存古建筑木结构具有重要意义。基于已有的试验研究结果,本文以典型单向直榫节点、透榫节点和透榫连接的柱架为研究对象,建立了能够分析其传力机理和滞回性能的有限元模型。单向直榫节点有限元模型计算得到的破坏模式,节点转角大于0.02rad时的转角-弯矩滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好,刚度退化和等效粘滞阻尼系数均与试验结果接近,有限元模型的有效性得到了验证。通过分析往复加载过程中榫卯间的接触应力与接触状态的变化规律,得到了其接触压力与摩擦力的变化规律,揭示了榫卯间通过的接触、摩擦和滑移抵抗外力的机理。本文有限元模型计算得到透榫节点及透榫节点柱架的滞回曲线、骨架曲线也与试验结果吻合较好。基于已验证的单向直榫节点有限元模型,分析了木材材性、摩擦系数和榫头拔出量等参数对其滞回性能的影响规律。模拟分析结果表明增大木材横纹弹性模量,节点的初始刚度和加载结束时的最大承载力增大,耗能能力增强,但顺纹弹性模量对节点的滞回性能影响不大。木材间摩擦系数越大,节点的滞回曲线越饱满,耗能能力越强;节点的刚度和承载力亦增大,但增幅较小。榫头拔出得越多,节点的滞回性能不同程度的变差,承载力显著降低,变形能力变差,节点刚度降低,而耗能能力变化不大。

关键词：古建筑木结构榫卯节点柱架低周反复荷载加载滞回性能有限元分析参数分析

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山地古建筑木结构榫卯节点力学模型与受力机理分析

山地古建筑木结构榫卯节点力学模型与受力机理分析

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作者：王晓玥西南交通大学

学位级别：硕士

我国是一个多山之国,许多古建筑修建于山地之上,我们将这种依山而建,与地形紧密结合的古建筑称为山地古建筑,其木柱不等高嵌固的特点使山地古建筑与平原地区古建筑的力学性能和结构特点不同。榫卯作为古建筑木结构的连接构件,已有的试... 详细信息

我国是一个多山之国,许多古建筑修建于山地之上,我们将这种依山而建,与地形紧密结合的古建筑称为山地古建筑,其木柱不等高嵌固的特点使山地古建筑与平原地区古建筑的力学性能和结构特点不同。榫卯作为古建筑木结构的连接构件,已有的试验结果发现榫头和卯口之间的错动摩擦和相互挤压可以抵挡水平荷载,具有耗能减震的作用,但不同的木材以及榫卯尺寸对其力学性能影响较大。现阶段对山地古建筑力学性能的研究较为欠缺,对榫卯节点的研究未能充分考虑木材材性及榫卯节点尺寸对其力学性能的影响。基于此,本文以直榫和燕尾榫两种常见的榫卯节点试验模型为原型,在ABAQUS有限元软件中建立三维实体模型,模拟其试验过程,验证所建有限元模型的正确性。在此基础上对木材材性和节点尺寸对其力学性能的影响进行模拟计算,提出两种节点的M-θ骨架曲线。同时,本文以柱架试验模型为原型,建立不等高接地的一榀山地古建筑柱架模型,在ABAQUS有限元软件中建立杆件模型,基于本文提出的榫卯节点M-θ骨架曲线,以弹簧单元模拟榫卯节点,对其进行水平加载模拟计算。通过对山地不等高柱架和平地等高柱架的P-?骨架曲线和底部剪力进行对比,研究山地古建筑的受力机理。得到的主要结论如下:（1）直榫节点的M-θ骨架曲线为滑移段、弹性段和屈服段三折线,燕尾榫节点的M-θ骨架曲线为弹性段和屈服段二折线。两种节点的M-θ骨架曲线公式与收集的试验数据的拟合程度良好,能在一定程度上反映出榫卯节点的受力行为。（2）两种榫卯节点柱架有限元模型与试验的P-?骨架曲线拟合较好,证明M-θ骨架曲线应用到木柱架的模拟中是可行性的。对比两种榫卯节点的山地柱架和平地柱架的P-?骨架曲线和底部剪力可以得知,山地不等高柱架在位移与平地等高柱架一致时,更早屈服,且山地柱架上接地柱所受剪力是下接地柱的2倍左右。说明上接地柱是山地古建筑的薄弱部位。（3）现存古建筑木结构通常用直榫来连接梁枋和柱的交接处,燕尾榫多用于连接檐柱、额枋等水平构件与柱头的交接处,本文假设了燕尾榫用于纵向梁枋与柱的交接处,通过对比直榫节点柱架与燕尾榫节点柱架的结果发现燕尾榫的承载力只有直榫的1/2左右,所以用直榫连接梁枋和柱,用燕尾榫连接水平构件与柱头是合理的。

关键词：山地古建筑古建筑木结构榫卯节点柱架燕尾榫直榫 M-θ骨架曲线 P-?骨架曲线

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