穿斗式木结构力学性能研究综述浅析招标公告
日期:2023-12-15
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一、试验研究方面 水平单调加载试验: 董春盈分析了透榫、半榫、燕尾榫三种榫卯形式的传力机理和破坏形态,通过对透榫柱架的试验得到,透榫节点初始抗弯刚度较大,随着榫卯间的转角增加,抗弯刚度减小但速率较慢,进入屈服阶段抗弯刚度迅速减小直至构件破坏。在延性方面,透榫节点和燕尾榫节点基本一致,两种榫卯形式都具有良好的减震耗能的作用。 郝晓航按照《工程做法则例》的实测数据制作了缩尺比1:********的穿斗式木构架缩尺模型,进行了水平单调加载力学性能试验,结果表明穿斗式木构架具有良好的变形能力,未出现受压破损,整体性较好,脱榫是其破坏的主要形式。 陈春超通过水平单调加载实验,加载初期,由于梁柱转动和榫卯节点逐渐挤紧,荷载随着水平位移加载增大而增大,榫卯节点不断被破坏和拔出。加载后期,由于榫头截面突变处顺纹撕裂破坏,木构架的整体性和抗侧刚度逐渐下降,最终木构件发生整体倾覆破坏。 黄浩通过研究纯框架、满填横向排墙、满填竖向排墙、半开窗、全开窗5种不同结构形式试件的抗侧性能,进行了水平单调加载试验。满填竖、横向排墙穿斗式木构架具有的良好的变形能力,开窗试件在侧移较大的情况下穿枋被拔出后导致墙体破坏。通过对比分析试验数据,内嵌墙体能够极大提高穿斗式木构架的刚度和强度,横排墙比竖排墙在初始弹性刚度和整体剪切刚度方面都更具有贡献。低周往复荷载试验: 应鹏杰以西安永宁门箭楼为原型,制作了3榀缩尺比为1:6的直榫木构架试件,对其进行水平低周反复荷载试件,得到榫头和卯口间的塑性变形是木构件破坏的主要原因,根据试件与原构件的相似关系,反推出了原构件的抗弯承载力和刚度。 薛建阳参照川西传统民居结构形式,制作了4榀缩尺比为1:********的榫卯节点试件,试验变量为榫卯类型、栓子形状和面积。实验结果表明栓榫试件的转动和变形能力更强,延缓了试件过早的拔榫破坏。采用栓子的试件的耗能能力强于半榫试件,方形栓子试件的初始刚度大于圆形栓子试件,其中方形栓子的截面面积越大,试件初始刚度就越大。 郭婷基于实地对穿斗式木构架调研结果,制作了2榀单层双跨木构架缩尺模型进行了低周水平往复荷载试验,得到穿斗式横向木构件损伤主要包括榫卯节点间挤压塑性变形、木销的弯剪破坏变形两种破坏形式,而纵向木构架中的榫颈是木构架中的薄弱部位。由于穿斗式结构的屋盖重量较小,屋盖的重力势能在抗震中发挥作用较小,主要通过滞回耗能进行抗震。周典制作了5榀穿斗式木框架进行了低周往复荷载试验,试验变量分别为传统穿斗式榫卯节点木框架、钢连接件加强榫卯木框架、不同厚度钢拉带支撑木框架、填充木骨架墙体木框架,试验结果表明传统穿斗式木框架具有良好的耗能和变形性能力,三种改良结构均能有效提高传统穿斗式木构架的极限承载力、刚度以及耗能能力,更好的延性减缓了整体结构的脆性破坏。 二、有限元模拟方面 吴玮对比分析了无缝边跨半榫节点和带缝边跨半榫节点在地震荷载作用下的抗震性能,缝隙的存在改变了节点的受力状态,也改变了最后的拔榫量,同时也影响了边跨半榫节点刚度退化规律、延性系数。滞回曲线从饱满的“梭形”变为带有滑移段的“反Z形”,使得骨架曲线从对称变为不对称,滑移段的长度与缝隙的长度成正比。 郝建杰以单檐庑殿顶结构为研究对象,有限元结果表明在相同质量下,屋架刚度对木结构整体抗震性能影响不大,引入时程分析方法对其整体抗震性能研究,得到各个位置的动力响应,结果表明榫卯结构是其最好的构造。 赵锦鹏分别对柱脚完好、残损和考虑地基不均匀沉降的木构架模型进行了水平荷载作用下的研究和动力响应分析,结果得到构件间的摩擦作用提升了结构的抗倾覆能力,阑额和普拍枋对木构架的整体性和稳定性提升很大。柱脚残损会导致木构架水平承载力降低,但不影响木构架的加速度和相对位移变化规律。 余攀考虑了榫卯节点间的摩擦滑移和柱脚转动,利用有限元软件建立了单跨木构架半榫、透榫模型,分析表明半榫木构架中的缝隙明显削弱其抗侧移能力,抗侧移刚度会随着榫卯节点的长度增加而增加。透榫节点木构架在水平荷载作用下分为六个阶段,随着水平侧向位移的增加,透榫和柱脚节点具有不同的接触状态。
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