带墙体覆面板的榫卯木结构抗震性能分析

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追溯3500多年前,木结构在我国就形成了用榫卯连接梁、柱的框架结构体系,到唐朝已趋于成熟。中国古木建筑不仅蕴含了丰富的历史文化信息,而且由于其建筑材料和建筑方式的独特性,使其更具独特而优良的力学性质。本文以日本防灾科学技术研究所兵库抗震工程研究中心在2007年1月18日进行的足尺木结构的振动台实验为原型,在木结构墙体覆面板和整体性房屋两个层面利用有限元分析和实验结果相比较,对传统木结构民居的抗震性能进行了研究分析。主要的研究内容、方法以及结论如下:1、参考相关文献中钉连接的数据,采用非线性弹簧单元模拟墙骨架和覆面板间的连接,建立了实验中的木结构覆面板墙体模型,并进行了有限元的分析,对计算所得位移荷载曲线与实验数据进行了比对分析。2、采用有限元方法建立了房屋整体的三维分析模型,完成了振动台实验房屋模型的模态分析和线性动力时程分析,计算结果和实验结果吻合得较好,能够较准确地模拟结构的动力反应和模态特征,适用于进一步对复杂结构的分析。3、利用有限元方法对两个墙体布置不同的一层木结构足尺房屋模型振动台实验进行了有限元模拟。考虑榫卯连接的半刚性、墙面板布置不对称等因素影响,对结构模型在不同方向输入地震波的动力反应进行分析。结果显示此木结构在0.1、0.2和0.3的地震中,模型结构的最大层间位移角约为1/150、1/70和1/30;不对称结构的加速度和位移反应较对称结构强烈,并且存在明显的扭转效应。
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