梁柱式木结构加固方法及抗侧力性能试验研究

为研究梁柱式胶合木结构在加固后的抗侧力性能,对9榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了低周反复荷载试验,其中3榀为未损坏对照组试件,6榀为加固组试件.考虑了节点区域包裹碳纤维布(FRP)和植入自攻螺钉2种加固方法,及纯框架和隅撑框架2种结构体系形式.根据试验现象和试验数据的分析,探讨了木结构加固方法的可行性,对比了不同方法的效果和差异,研究了各组试件在反复荷载作用下的破坏模式、刚度、变形和耗能等力学性能.结果表明,2种加固方法均可以有效地抑制裂缝开展,并能够恢复结构的强度、刚度、耗能等力学性能;受损的梁柱式木结构框架,采用节点区域加固并增设隅撑,结构的抗侧力性能可以得到显著的提高.     

会善寺大雄宝殿斗拱力学性能试验

会善寺大雄宝殿建于元代,为传统抬梁式木结构建筑,其建筑形制、技术对我国传统建筑研究有着重要的意义。以大雄宝殿斗拱为研究对象,基于斗拱的构造特征,制作了6个1∶1的足尺模型试件,其中2个进行竖向单调荷载试验,4个进行水平低周反复荷载试验。根据试验现象和试验数据的分析,探讨了斗拱的传力机理,研究了各组试件的破坏模式、刚度、变形和耗能等力学性能。结果表明,会善寺大雄宝殿斗拱在竖向荷载作用下具有良好的承载能力,栌斗与头昂、泥道拱交互处易发生剪切或承压破坏;在水平低周反复荷载作用下,破坏模式表现为各部件间联系的松散,斗拱表现出良好的变形和耗能能力,刚度退化明显,但具有较好的延性。     

碳纤维布加固梁柱式胶合木结构抗侧性能试验

为研究震损梁柱式胶合木结构在节点外包碳纤维布加固后的抗侧力性能,对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了低周反复加载试验.试验首先通过低周反复加载模拟框架结构的地震损伤,其后用碳纤维布进行节点加固,并进行与前期相同的低周反复加载试验.结果表明,碳纤维布加固方法可以有效抑制裂缝开展,恢复受损结构的强度、刚度、延性等抗侧力性能,改善耗能能力.     

半刚性连接梁柱式木结构抗侧力性能研究

考虑木结构节点的半刚性特性,推导了半刚性框架在侧向力作用下的刚度计算公式,讨论了节点半刚性对框架内力分配的影响.对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中1榀为单调加载,2榀为低周反复加载;对5个采用相同设计的梁柱节点足尺试件进行了抗弯性能试验,其中3个为单调加载,2个为低周反复加载.根据试验现象研究了螺栓连接木结构梁柱框架的抗侧力性能、梁柱节点的抗弯性能以及两者的传力机理和破坏模式.最后,基于获得的试验数据对推导的理论公式进行了验证.     

木结构钢插板螺栓连接节点刚度及力-位移关系数学模型

为研究木结构钢插板螺栓连接节点的力?位移关系,对24个顺纹试件进行了单调加载试验,考虑了螺栓直径、木材厚度以及两者比值的影响。试验结果表明,节点的变形能力较强,加载过程中经历了线性阶段、弹塑性阶段、塑性发展阶段和破坏阶段。基于曲线拟合,节点的力?位移关系可归纳为承载力、弹性刚度的两参数力学模型;通过理论分析,提出了节点承载力、弹性刚度的理论计算公式。最后,通过理论公式和力学模型,对钢插板螺栓连接节点的力?位移关系曲线进行了计算,理论计算曲线与试验曲线吻合较好。     

梁柱式胶合木结构体系抗侧力性能试验

为研究梁柱式胶合木结构体系的抗侧力性能,对10榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中2榀为单调加载,8榀为低周反复加载,考虑了4种抗侧加强结构体系,即交叉支撑、人字撑、隅撑以及填充轻木剪力墙.根据试验现象和由试验数据获得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、强度退化曲线、耗能曲线等研究了各抗侧力体系的变形能力、耗能能力、破坏模式等抗震性能,结果表明,交叉支撑、人字撑结构体系表现出良好的抗侧刚度,但二者延性较差;隅撑结构体系抗侧刚度较纯框架结构体系有了一定的提高,延性好于交叉支撑、人字撑结构体系;填充轻木剪力墙结构体系表现出良好的抗侧刚度和延性.最后,分析了各抗侧力结构体系的薄弱部位,并提出了改善加强措施.