传统地仗保护圆木柱受火后力学性能的试验研究

传统木结构建筑的防火性能是制约其长期安全使用的重要因素。通过6组18根不同表面处理圆木柱受火后力学性能的对比试验研究,分析不同表面处理不同受火时间后圆木柱剩余承载力、初始刚度和炭化速度的变化规律,了解不同表面处理对圆木柱受火后力学性能的影响规律。结果表明,未受火对比试件和受火时间较短的圆木柱均呈轴压破坏特征,受火时间较长圆木柱呈偏压破坏特征。受火后试件剩余承载力较未受火对比试件降低5.3%~80.2%,降低幅度与受火时间成正比、与截面尺寸成反比;传统地仗保护试件剩余承载力损失程度明显小于表面无处理试件和表面涂抹防火涂料试件。受火后圆木柱初始刚度显著降低,降低幅度随受火时间增加而增加,有传统地仗保护试件降低幅度小于表面无处理试件。传统地仗保护试件受火炭化后表面有一层白色覆盖物,其炭化速度小于表面无处理试件。数值模拟结果与试验结果符合较好,可供传统历史木结构受火后的评估鉴定。     

内嵌砖墙穿斗木结构振动台试验研究

为研究南方地区传统砖木结构民居的抗震性能,设计制作了一个1∶2缩尺的内嵌砖墙穿斗木结构模型,通过振动台试验对模型结构的破坏形态、动力特性、加速度及位移响应进行了分析。结果表明：7度多遇地震时,木构架与内嵌砖墙连接良好,内嵌砖墙显著增加了木构架的抗侧刚度,结构位移反应显著减小,纵、横向最大位移角分别为1/1360和1/1381,远小于《木结构设计标准》(GB 50005—2017)中弹性位移角限值要求;7度罕遇地震时,木构件与内嵌砖墙连接基本失效,且砖墙受损严重,结构抗侧刚度显著降低,频率下降严重,纵、横向最大位移角分别为1/54和1/72,满足相关规范要求;7度(0.15g)罕遇地震时,模型结构最大位移角均达到约1/44时,木构架自身未发生明显损伤,内隔墙发生平面外倒塌,符合罕遇地震下“墙倒屋不塌”的宏观震害现象。文中提出的内嵌砖墙平面外承载力计算方法与试验结果吻合较好。     

结构用工程竹抗紫外线老化性能的试验研究

紫外线是导致材料老化的主要因素之一,通过人工加速老化试验,模拟太阳光中的紫外线辐射,加上温湿度循环变化的影响,测试未经防护处理的工程竹的物理力学性能,并与花旗松木材在紫外线辐射下的物理力学性能变化进行对比,评价胶合竹、重组竹、花旗松木材试样的抗紫外线老化性能。结果表明,花旗松木材颜色对紫外线辐射比较敏感,受辐射面有明显的颜色变深,在紫外线辐射下胶合竹也发生颜色变黄但没有花旗松木材严重,重组竹的颜色变化不明显;除顺纹抗压强度胶合竹降幅最大外,顺纹抗压弹性模量、顺纹抗拉强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为花旗松木材降幅最大。总体来说,重组竹的抗紫外线老化性能最优,但胶合竹、重组竹、花旗松木材这三种材料在紫外线辐射作用下均有不同程度的力学性能退化,用于室外环境时需要进行防护处理。     

四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足，通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验，研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明：工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域，即炭化层、高温分解层和常温层；四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形；工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小，截面尺寸较大的试件炭化速率略小；相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹；横纹径向炭化速率略大于横纹切向，当受火时间较长时差异不明显；一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型，可快速模拟工程竹材的炭化性能，炭化速率模拟的误差均在10.2%以内，满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果，建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值，即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。     

带支撑胶合木框架抗震性能试验研究

针对胶合木框架侧向位移不易满足抗震要求这一问题,研究了增设人字形胶合木支撑和铝合金屈曲约束支撑的带支撑胶合木框架的抗震性能。对纯胶合木梁柱框架和3个增设支撑胶合木框架进行了低周反复加载试验,分析了4个胶合木框架试件的水平承载力、耗能能力、刚度退化、转角变形和木支撑应变。结果表明：增设人字形木支撑和铝合金屈曲约束支撑均可以显著提高胶合木框架的承载力、耗能能力和刚度;支撑端部连接形式对胶合木框架的抗震性能有一定影响;增设支撑的3个胶合木框架试件均在支撑或支撑连接处发生破坏,胶合木框架主体并未发生明显损伤,两类支撑均很好地起到了第一道抗震防线的作用,保证了主体框架的安全。胶合木框架数值模拟和木支撑截面尺寸参数分析结果表明,经柱截面尺寸修正后的有限元模型针对框架抗侧刚度和承载力具有较好的预测精度。     

传统地仗处理木梁三面受火后力学性能试验研究

传统地仗层既可作为传统木结构建筑油漆工艺的基层,又能有效防止木构件腐朽和虫蛀,但地仗处理对木构件防火能力影响的研究还很少.通过4组12根木梁受火后力学性能的对比试验,研究了一麻五灰传统地仗工艺对三面受火木梁耐火性能的影响,分析了是否采用一麻五灰、受火时间等参数对木梁极限承载力、初始刚度和炭化速度变化规律的影响.结果 表明,一麻五灰传统地仗处理试件在相同受火时间后的极限承载力和初始刚度均明显高于未做表面处理的试件;一麻五灰传统地仗处理和表面无处理木梁试件受火后剩余截面仍基本符合平截面假定;一麻五灰传统地仗处理木梁的炭化速度显著小于未做表面处理的试件,一麻五灰传统地仗处理能有效推迟木梁开始炭化的时间,延缓木梁受火后力学性能的劣化速度.     

基于三维弹塑性损伤演化的斗拱节点滞回性能分析

斗拱节点是传统木结构中典型的木-木连接节点之一,其滞回性能对结构的整体抗震性能至关重要.为跟踪斗拱节点在低周反复荷载作用下的损伤演化过程,基于木材三维弹塑性损伤本构模型开展了斗拱节点滞回性能的有限元模拟分析.计算结果表明,有限元模型能合理表征节点滞回曲线的捏拢效应、强度软化行为和刚度退化行为.有限元模型对节点的初始刚度和水平承载力的预测结果与已有试验结果吻合较好,模拟误差小于12.5％.该模型能合理反映栌斗和木枋在加载过程中的转动变形和斗拱节点的损伤演化过程.参数分析结果表明,斗拱节点的承载力和耗能能力随轴向压力的逐渐增加而增加,当轴向压力超过40kN后,节点的承载力增幅降低.     

工程竹在建筑结构中的应用研究进展

竹材是一种低碳可再生的生物质材料,资源丰富、材性优良。将圆竹经切削、蒸煮、炭化、干燥、胶合、重组等工艺制成工程竹,尺寸规格、性能稳定,突破了圆竹在截面尺寸、形状、连接等方面受到的限制,能满足低多层建筑结构的应用需求。对工程竹的材料物理力学性能、构件受力性能、连接性能与构造、防火和耐久性能等领域的国内外研究现状进行对比分析,总结了工程竹结构的示范应用现状和技术标准编制情况,指出了工程竹结构推广应用和标准编制亟待解决的关键技术问题。     

基于钻入阻抗法的胶合竹缺陷检测研究

基于钻入阻抗法开展胶合竹试件缺陷检测试验研究,缺陷类型包括横纹劈裂裂缝、螺孔和柱槽,通过阻力曲线判定缺陷位置和几何尺寸。试验结果表明,胶合竹裂缝、螺孔和柱槽处阻力值明显低于完好部位;钻入阻抗法能准确识别胶合竹试件裂缝、螺孔和柱槽几何位置,且能预测胶合竹缺陷几何尺寸,预测误差≤10.0%,满足工程精度要求;研究结果可为胶合竹试件内部缺陷检测提供可行方法。     

基于探地雷达的工程竹缺陷检测研究

基于探地雷达开展工程竹缺陷检测研究,主要检测柱槽、螺孔和长方体缺陷,通过电磁波幅值剖面确定缺陷深度。研究结果表明,柱槽、螺孔和长方体缺陷部位电磁波幅值与完好部位电磁波幅值差异较大,可用于工程竹缺陷判别;在检测距离内存在多个类似于螺栓孔洞的缺陷时,探地雷达对距检测表面较近的缺陷较敏感;探地雷达对螺孔、长方体缺陷深度具有较好的检测精度,检测误差绝对值17.6%,满足工程精度要求。