柱头科斗栱偏心受压性能试验研究及有限元分析

为研究竖向偏心荷载对柱头科斗栱受力性能的影响，对3个柱头科斗栱足尺试件进行不同偏心率下的竖向加载试验，得到了斗栱的破坏形态、刚度退化和变形能力。轴心受压破坏模式主要是大斗的压溃和正心瓜栱与单翘的劈裂，偏心受压时大斗和平板枋出现明显的转动，造成斗栱的抗压刚度与承载力降低。采用ABAQUS有限元软件对3种偏心率的斗栱进行有限元分析，模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上，对斗栱进行了参数分析，研究了竖向荷载偏心率，木材的抗压强度、弹性模量和摩擦系数对其受力性能的影响。结果表明：竖向荷载的偏心率越大，则斗栱的转动角度越大，其承载力越低；当偏心率为0.3时，斗栱的承载力比轴心受压时降低了41.64%;进入塑性阶段后，偏心受压斗栱的刚度退化较显著；随木材顺纹抗压强度和顺纹弹性模量的增加，斗栱的竖向承载力提高；木材的摩擦系数越大，斗栱产生的竖向位移越小。