村镇木结构民居榫卯节点抗震性能研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hujialian
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中国西南地区由于受地区经济、自然条件和民族传统文化等相关因素影响,木结构仍是该地区村镇民居中的主要建筑形式之一。木结构榫卯节点具有半刚性的特点,能在地震作用时产生滑动位移来减轻结构的地震损伤,具有良好的抗震性能。但是若没有良好的拉结措施,榫卯节点可能脱开导致节点失稳、房屋倒塌,因此榫卯节点增强加固是木结构提高抗震性能的主要方式之一。在“十四五”规划乡村振兴战略背景下,保障村镇木结构民居住房安全成为巩固脱贫攻坚、助推乡村振兴的基础工程。基于此,本文在现有研究成果基础上提出一种经济性较好、实施便利性较高的钢材增强加固阻尼器,通过开展加固前后木结构榫卯节点低周反复荷载试验,旨在为村镇木结构民居增强加固、保护和修缮等提供理论支撑与实践指导方法。本文主要完成以下内容:1.针对村镇木结构民居榫卯节点增强加固需求,梳理我国木结构发展历史,总结木结构特点与分类,分析木结构地震震害,整理国内外针对木结构节点、构件等研究成果,提出本文主要研究内容。2.通过前期实地调研,确定榫卯节点样式并制作直透榫、台阶透榫和燕尾榫3类共计9件榫卯节点试件,同时按照木结构材料性能相关规范进行木材材料物理、力学性能试验。3.设计提出一种钢板增强加固阻尼器,针对非加固节点试件与加固节点试件开展节点低周反复荷载试验,研究榫卯节点试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、节点拔榫量、耗能能力和变形能力等抗震性能参数。试验表明:采用钢板加固阻尼器后,节点滞回曲线捏缩效应降低,所有榫卯节点承载力均得到显著提高,提高比例均超过1.42倍;节点抗拔性能与耗能能力均得到提高,燕尾榫节点试件耗能提升最为显著,提升比例超过145.43%。4.通过ABAQUS有限元软件进行建模分析,与试验曲线对比绘制各节点试件骨架曲线、刚度退化曲线。分析结果表明:模拟曲线与试验曲线拟合较好,未加固榫卯节点应力主要集中在榫头根部,采用钢板阻尼器增强加固后,榫头、卯口处应力显著降低,主要应力集中在钢板核心板处,验证了数值模拟的可行性,佐证了试验的科学有效性。
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