含内嵌卯口耗能器的榫卯节点抗震性能试验研究

针对木结构榫卯节点抗震加固和性能提升的需求,提出采用内嵌卯口耗能器增强榫卯节点性能的技术,并制作了包括未增强、单层增强及双层增强的5组缩尺榫卯节点模型.通过开展抗震性能试验研究,对不同厚度、层数的卯口耗能器增强榫卯节点与未增强榫卯节点的抗震性能进行对比,分析了不同参数的卯口耗能器对榫卯节点抗震性能指标的影响.结果 表明...     

马口铁加固古建筑抗震试验

采用试验方法,研究了马口铁加固古建筑榫卯节点后木构架的抗震性能.基于故宫太和殿三次间的相关尺寸,制作了1∶8的4梁4柱榫卯连接木结构空间框架模型,采用人工加载方式,进行了低周反复加载试验,获得了加固前后构架的力-侧移滞回曲线和骨架曲线,分析了加固前后的构架耗能能力、刚度退化规律及变形能力.结果表明,马口铁加固榫卯节点后,马口铁对榫卯节点的约束作用在一定程度上减小了节点拔榫量,提高了构架的侧移刚度及承载力;加固后的构架刚度退化不明显,变形能力较强,但是耗能能力减弱.     

木结构古建筑抗震性能参数分析

不同构造形式及其参数取值对木结构古建筑的动力特性及抗震性能有直接影响,因此研究参数变化对结构动力性能的影响规律,对于木结构古建筑的修缮与加固保护具有重要的指导意义。基于宋代《营造法式》制作了某单层单开间殿堂式木结构模型,建立了考虑柱础滑移隔震、榫卯半刚性连接及斗栱减震性能的空间杆系有限元模型,并与单向水平地震激励下的振动台试验进行了对比;通过参数分析探索了木结构斗栱、榫卯及屋盖等不同构造方式及相应结构参数取值的改变对其抗震性能的影响。结果表明:随着斗栱刚度的增大,整体结构的自振频率收敛于上限2.08 Hz,且其耗能减震作用逐渐变弱;随着榫卯节点的刚度逐渐变大,整体结构的自振频率收敛于上限3.26 Hz,柱脚的滑移量会随之增大而柱架侧移却随之减小,而榫卯节点刚度的减小在减少柱脚滑移量的同时会使得柱架的侧移变形大大增加,榫卯节点的刚度变化对结构自振频率的影响程度大于斗栱刚度;屋盖质量的增加会降低结构的自振频率,增大斗栱的水平变形,提高整体结构的抗震能力。     

扁钢加固古建筑木结构残损节点的性能分析与设计方法

基于扁钢加固残损榫卯节点的加固方式及破坏形态,对扁钢加固残损节点的受力性能进行分析.根据课题组进行的残损节点加固试验,提出扁钢加固古建筑木结构残损节点的抗弯承载力计算公式,给出合理的加固设计建议,为古建筑木结构的修缮加固提供理论依据.     

木构古建梁柱节点拔榫过程数值仿真

榫卯节点是中国古建筑木结构梁柱连接的主要形式。为有效保护中国古建筑,文章采用数值模拟方法,以两种典型的榫卯节点——直榫和燕尾榫为研究对象,研究了榫头从卯口拔出过程中节点的内力和变形特性。基于两种榫卯节点的构造特征,建立了有限元分析模型,对比分析了拔榫过程中两种节点的位移、摩擦应力和等效应力等特征。结果表明:直榫在拔拉过程中变形和应力较小,不易破坏,但容易产生拔榫现象;而燕尾榫虽然不易拔榫,一旦在荷载作用下进行拔拉,则会在拔拉过程中因挤压变形和强度不足而产生破坏。     

古建木结构榫卯连接的扁钢加固试验

通过比例为1:3.52的古建木结构模型振动台试验,研究了用Q235扁钢加固榫卯连接节点的加固性能及效果.对模型加固前后的加速度、位移时程响应、自振频率和阻尼比进行了对比分析.结果表明加固后结构刚度略有提高,但符合刚度等效的加固原则,榫卯结构耗能转变为主要依靠扁钢屈服后塑性变形耗能,有效阻止了结构榫卯节点的破坏.从而验证了榫卯连接的扁钢加固方案是可行的,可为古建筑木结构抗震加固提供一种方法.     

中国古典建筑木结构特性的分析研究

木结构建筑是中国古典建筑中最具特色的结构形式，研究其结构特性对现阶段的古建筑文化遗产保护与恢复具有重要意义。通过对中国古典建筑木结构建筑形式的分析，总结了中国古典建筑的木结构特点。在分析木结构建筑的主体特征的基础上，运用力学分析手段对木结构建筑的榫卯、梁柱以及斗拱等典型构件进行了特性分析，并给出了进行有限元分析的简化单元模型。     

木结构榫卯节点抗震性能及加固对比试验研究

为研究不同加固措施对木结构榫卯节点抗震性能的影响,参照西南地区传统木结构典型榫卯节点做法,制作透榫、半榫和燕尾榫3类共5组榫卯节点试件开展节点拟静力试验,其中4组分别采用扒钉、钢板和木条(两组)加固.对比研究加固与非加固节点试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、节点拔榫量和耗能能力等抗震性能参数.结果 表明:未加固榫卯节...     

CFRP布加固古建筑木构架抗震试验

为保护古建筑,采用试验方法,研究了CFRP布加固榫卯节点后木构架的抗震性能。基于故宫太和殿某开间的实际尺寸,制作了1：8比例的4梁4柱榫卯连接木结构空间框架模型。采用人工加载方式,进行了低周反复加载试验,其中加固前构架试验做了3组,加固后构架试验做了2组。通过试验,获得了构架的力一侧移滞回曲线,分析了构架的骨架曲线、耗能能力、刚度退化及变形能力。结果表明：CFRP布加固榫卯节点后,虽然构架耗能能力略有下降,但节点拔榫尺寸减小,构架的侧移刚度和承载力提高,刚度退化不明显,且构架具有较好的变形能力,因此具有较好的加固效果。     

古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析

通过对典型燕尾榫榫卯连接的模型低周反复荷载试验,研究了榫卯半刚性连接特性和刚度退化规律.试验得出榫卯连接的弯矩一转角滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了弯矩一转角的关系方程和榫卯接节点恢复力模型,由实验结果给出了木结构榫卯连接刚度的非线性变化.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础.     

考虑柱体摇摆效应的半刚性榫卯柱架弹性抗侧刚度简化计算方法

为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为,提出能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆-弹簧单元的简化分析模型.分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式,通过计算值和拟静力试验结果的对比,验证了模型的有效性.选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数...     

江南地区抬梁木构建筑馒头榫节点受力性能研究

为研究江南地区抬梁式木构建筑馒头榫节点的受力性能,通过节点试验获取该种榫卯节点在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度。综合考虑馒头榫节点的接触非线性和木材的材料非线性,采用ANSYS非线性有限元方法对其受力性能进行理论分析。结果表明：该种榫卯节点的滞回曲线基本上都呈Z形,具有明显的捏拢特性。该种榫卯试件均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段。此外,ANSYS有限元分析结果和试验结果较为吻合,通过分析,获取了馒头榫节点的平面内（竖向）转角刚度K1、平面外（水平）转角刚度K2和扭转刚度K3的相互关系,可近似归纳为12:1:2。研究结果可为江南地区抬梁式木构建筑的计算分析及保护修缮提供理论基础。     

T形柱框架节点受剪承载力的非线性有限元分析

异形柱结构体系在国内已使用多年,但有关异形柱框架节点的破坏形态、受剪承载力的研究还很不充分.虽然《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)建立了节点的受剪承载力公式,但该式并未考虑到异形柱与矩形柱框架节点相比较而言的某些特殊性.利用ANSYS对T形柱节点进行了低周反复荷载作用下的非线性有限元分析,指出了该节点核心区混凝土受力机理不符合斜压杆原理,提出了由于柱翼缘板的存在,使得节点核心区的裂缝分布形态不同于矩形柱框架节点,讨论了轴压比与受剪承载力的关系,柱翼缘板宽度和梁柱抗弯刚度比对节点破坏形态的影响.     

纤维布加固墩接木柱轴压试验

为探究外包纤维增强复合材料(FRP)加固墩接木柱的加固效果和工作机制,考虑不同纤维布和不同墩接方式等因素影响,开展10根墩接木柱的轴压加载试验。对比分析3种FRP布(AFRP,BFRP,CFRP)、4种不同墩接方式(巴掌榫、刻半榫、抄手榫和直榫)下加固柱的破坏模式和力学性能。结果表明：未采用FRP布加固的传统墩接柱表现为拼接缝木材开裂和开裂后的墩接区木材压屈折断,而FRP布加固后,墩接区整体性良好,破坏主要发生在墩接口,表现为木材压溃和纤维布褶皱;传统墩接柱承载力仅恢复至42%～69%,刚度恢复至43%～65%;FRP布加固后,轴压承载力可恢复至完好木柱的75%～100%,刚度可恢复至66%～107%,延性提升24%～96%,加固柱轴压性能和变形能力得到有效的恢复或提高,且刚度退化不明显;此外,有限元仿真得到的荷载位移曲线及力学指标与试验结果吻合良好。FRP加固墩接木柱的轴压力学性能良好,可为传统木结构建筑的修缮和木柱的墩接加固提供借鉴和参考。     

分散式配筋梁异形柱框架节点抗震性能试验

为解决异形梁柱框架节点配筋拥挤的问题,提出将梁中部分钢筋分散到翼缘中,并对分散式配筋梁异形柱(L,T和+形)框架顶层节点在低周反复荷载下的抗震性能进行了试验研究.通过6个试件的试验,比较了分散配筋与异形柱框架顶层节点的差异,研究节点核心区的开裂荷载、屈服荷载、极限承载能力、破坏形态和滞回特性等力学性能,以及按不同比例分散梁上部钢筋对节点抗震性能的影响.试验研究表明,T形、十字形截面柱节点,适当的分散比例不会给框架节点的受力性能和抗震性能带来不利影响.但L形截面柱节点分散配筋将加剧累积损伤,刚度退化较为严重.同时理论分析表明分散钢筋在板中的分布范围应予以严格控制,以防止发生锚固破坏.     

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明：现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。     

单层楼阁式木架动力与耗能性能试验研究

中国传统楼阁式木构由柱基层、柱架层、铺作层和屋架层组成,地震作用下各结构层间出现的非线性响应表明了楼阁式木构是一个高度非线性的结构体系,其中蕴含了丰富的减隔震机理,而整体楼阁式木架的抗震机理复杂且各结构层协调工作机制、动力及耗能性能尚未被完全揭示。为了探究楼阁式木架的动力及耗能性能,基于先前研究内容对1/16缩尺的观音阁单层木架简化模型进行了振动台试验。将三条地震波缩尺并调整地震动峰值加速度（PGA）后输入,分析木架在单向地震激励下的动力响应。试验结果表明,当输入地震动加速度较小时,三条地震波作用下木架响应都较小,当输入地震动加速度较大时,三条地震波作用下木架均会出现柱摇摆、柱脚滑移和柱脚提离等结构响应;木架层间位移角主要由柱架层提供,且随着PGA增大,铺作层层间位移占比减小,柱架层层间位移占比增大。基于试件位移响应和加速度响应,进而分析木架表现出的滞回特性,结果表明在柱摇摆前滞回曲线呈现较大初始刚度,在柱摇摆后滞回曲线呈现二阶刚度,在柱脚提离后滞回曲线呈现负刚度;同时对不同地震激励下的木架累积耗能及耗能占比进行了分析,结果表明,随PGA增大,柱脚摩擦滑移耗能占比越大,且PGA越大,柱架层摇摆耗能占比越大,铺作层耗能占比越小。     

型钢混凝土梁式转换节点抗震性能研究

通过对连续型钢混凝土梁式转换层结构模型的两种加载方式下的拟静力试验,对比分析了型钢混凝土转换节点与柱不带轴压力型钢混凝土框架节点的抗震特性,得到了不同于普通框架节点的转换节点的破坏机制、耗能能力、强度退化等.分析得出节点型钢腹板的剪应力方程,利用试验数据可求得腹板上测点的应力值.为了与试验结果相互验证,建立有限元模型,进一步对比分析证明了转换节点在地震力下的受力特性符合节点斜压杆机理.