徽州传统建筑木柱剔补和剜补修缮方法研究

徽州传统建筑木柱修缮加固设计方法是目前古建筑研究的热点之一。本文根据资料收集和现场勘查然后结合国家规程对传统建筑木柱加固修缮方法进行了研究,归纳了古建筑木柱强度、稳定性验算公式,并运用有限元方法对徽州传统建筑木柱剔补和剜补加固方法进行了数值分析。研究表明:受损木柱破损截面强度和稳定性通过加固修缮后得到了显著的提高;受损木柱通过剔补、剜补等加固方法加固修缮后是满足规范要求的。通过木柱理论验算和数值分析对比,两者计算结果基本一致,验证徽州传统建筑木构架木柱加固修缮设计方法的可行性。研究成果可为徽州古建筑保护与修缮提供借鉴和参考。     

徽州古建筑木构架倾斜原因分析及倾斜角计算

本文经过对徽州古建筑现场调研和资料收集,分析了徽州古建筑木构架倾斜产生的原因,通过借鉴其他类型建筑倾斜机理以及木结构自身的特殊性。在分析倾斜机理的基础上,提出了用倾斜角来评价木构架倾斜程度,给出了横向荷载、偏心荷载、材料性质等三种主要影响因素的倾斜角计算公式,并举例分析了不同因素对木构架倾斜的影响,为徽州古建筑木构架纠偏和加固提供技术参考。     

徽州传统建筑木柱修缮方法及其数值分析

徽州传统建筑以木结构为主,其中木柱作为重要的支撑构件,其性能对结构整体稳定性有着重要影响,但由于年久失修,均产生了不同程度的损坏,迫切需要进行相关的修缮加固。文章通过对徽州传统建筑中木柱的研究,系统的阐述了其破坏形式及相关的修缮加固方法,并以木料墩接中的"巴掌榫"为对象,采用有限元方法进行数值分析与验证,研究结果表明:巴掌榫在沿榫面垂直的方向变形最大,在加固时用两根铁箍的效果远好于一根铁箍。研究结果为今后徽州传统建筑木柱的修缮与保护提供一定的参考。     

徽州传统建筑梁枋修缮加固力学分析

年代久远及多种自然灾害的影响导致各种徽州传统建筑均有不同程度的残损。为保护和传承这些珍贵的历史遗产与古迹,需要对其进行经常性维护与修缮加固。通过现场勘察,资料统计分析,归纳总结出梁枋修缮加固的主要方法。探讨了梁枋水平裂缝限值及其剜补形状问题,利用有限元方法对梁枋不同裂缝深度和宽度、剜补形状进行对比分析,得出了梁枋不同裂缝和剜补形状对结构力学特征的影响,并提出了在修缮加固计算时相关参考建议,可为徽州传统建筑的梁枋修复与保护提供参考。     

碳纤维布不同加固方式对木梁承载力影响试验研究

为研究碳纤维布(CFRP)对矩形木梁的加固效果,采用CFRP包裹9根矩形木梁进行抗弯、抗剪性能的试验。本文分析不同CFRP加固层数、不同加固方式对木梁承载力性能的影响,获得了试件的破坏形态、极限承载力、荷载-挠度关系和应变分布等。结果表明：加固梁在变形过程中符合平截面假定,CFRP改变了木梁的脆性破坏模式,其受压区有明显的塑性变形段,提高了木梁的抗弯、抗剪性能,极限承载力提高最高为为55.1%,试件的刚度和延性也同时得到改善,采用CFRP加固增强木梁性能的方法是行之有效的。     

螺丝连接钢板可逆抗弯加固木梁的试验研究

优秀历史木结构建筑的维修加固方法要求具有可逆性,以保证其永续保护和适应性利用。共进行了11根螺丝连接钢板可逆加固木梁的对比试验研究,其中3根为未加固对比试件,8根为螺丝连接钢板加固木梁试件,试验参数包括螺丝直径、螺丝间距和钢板重复利用次数等。研究结果表明,螺丝连接钢板加固木梁的极限承载力显著提高,提高幅度为16%～79%,平均提高50%;初始弯曲刚度明显提高,提高幅度为21%～38%,平均提高30%;木梁跨中截面变形基本符合平截面假定。在相同荷载作用下,加固试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显小于对比试件,加固试件跨中钢板应变明显滞后于木梁底面应变。理论计算和有限元分析结果均表明,螺丝连接钢板加固木梁受弯承载力计算值与试验值较为吻合,满足工程精度要求。螺丝连接钢板加固木梁是一种可逆的、可循环的、施工方便的、有效的加固方法,可用于优秀历史木结构特别是文物建筑的永续保护。     

粘贴钢板加固裂损木梁受力性能试验研究

纵向干缩裂缝是既有木梁中常见裂缝,对木梁受力性能影响较大.本文在综合比较多种加固方法后,拟采用粘贴钢板方法对严重裂损木梁进行补强加固.结合3个采用不同厚度钢板加固裂损木梁试件和1个未加固对比试件的试验研究,对粘贴钢板加固裂损木梁的传力机理和破坏形态进行了分析.试验研究结果表明,采用粘贴钢板加固技术能有效阻止既有纵向裂缝开展、有效提高裂损木梁承载能力和刚度,适合于裂损严重且不易更换的既有裂损木梁的补强加固.进一步结合试验结果,初步建立了粘贴钢板加固裂损木梁的承载能力计算方法.     

格构木梁加固方法的研究

进行了10根木梁的对比试验研究,其中3根为对比普通木梁,3根为未加固格构木梁,4根为加固格构木梁。研究结果表明:未加固格构木梁的受弯承载力和初始弯曲刚度较普通木梁均略有降低;底面粘贴1层碳纤维(CFRP)布加固格构木梁的受弯承载力较未加固格构木梁显著提高54%,初始弯曲刚度提高34%,极限位移显著提高63%。空隙处采用结构胶或灌浆料填充的格构木梁的受弯承载力平均提高30%,初始弯曲刚度显著提高195%,极限位移则显著降低54%。结构胶填充并在梁底面粘贴1层CFRP布的加固格构木梁受弯承载力显著提高92%,初始弯曲刚度显著提高251%,极限位移则降低48%。未加固格构木梁和粘贴1层CFRP布加固格构木梁的受拉肢和受压肢跨中应变变化分别保持平截面假定;其受压肢和受拉肢均为下侧受拉上侧受压,中间木垫块基本不受力。空隙采用结构胶填充的加固格构木梁跨中全截面应变变化基本保持平截面假定;其受压肢受压,受拉肢受拉,中间木垫块亦参与全截面受力。研究表明:在格构木梁空隙处填充灌浆料或结构胶可显著提高其初始弯曲刚度,但对提高承载力不显著;在格构木梁底面粘贴CFRP布可显著提高其承载力,但对提高初始弯曲刚度不明显。格构木梁有限元数值模拟结果可满足工程应用的精度要求。     

秦氏旧宅厅堂木构架体系动力性能分析

为了保护现存文物建筑并对其进行维修设计,以秦氏旧宅厅堂木构架建筑为研究对象,建立有限元模型并进行动力性能分析。采用模态分析探讨木构架体系的动力特性,对木构架进行罕遏地震作用下的动力时程分析。结果表明：结构第1阶振型的自振周期为2．1127S,体现木构架建筑的长周期特性;纵向刚度小于横向刚度;节点刚度对结构振动模态影响显著;随着梁架层高度的增加,各梁架层的位移峰值随之增大;各梁架层加速度峰值随着梁架高度增加有减小的趋势,层间动力放大系数均在1左右;榫卯连接起到耗能减震的作用,其中七架梁层处的榫卯结构耗能效果最为显著;所得研究成果可为同类木构架体系的保护、修缮提供技术支持。     

粘贴竹片加固木梁的研究

木结构使用功能变更或使用荷载增加均可能导致木梁受弯承载力不足,需采用措施进行加固。共进行了6根木梁采用竹片加固的对比试验研究,其中3根为对比试件,3根为粘贴竹片加固木梁试件。研究结果表明:粘贴竹片加固木梁受弯承载力可提高48.0%～83.1%,平均提高69.5%;同时破坏位移亦有所增加。加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件;不同位置竹片随荷载增加时的应变变化基本一致,且应变值相近。粘贴竹片加固木梁是一种低碳高效的加固技术。