传统木结构单向直榫节点转动弯矩-转角关系理论分析

以传统木结构中最简单的单向直榫节点为研究对象,分析其受力机理,推导了单向直榫节点转动弯矩-转角理论计算公式,并借助试验数据对该公式进行了验证,理论计算结果与试验结果吻合较好.以理论公式为基础,对影响单向直榫节点转动弯矩的参数进行了分析,结果表明:当榫头长度与柱径之比小于1时,榫头长度的增加能显著提高单向直榫节点的转动弯矩和初始转动刚度;榫头宽度的增加同样能够提高单向直榫节点的转动弯矩以及初始转动刚度;摩擦系数的增大能够在一定程度上提高节点的转动弯矩,但对节点的初始转动刚度影响不大.研究结果可为传统木结构的抗震性能评估和修缮加固提供一定的参考.     

带空隙透榫节点弯矩-转角关系理论分析

为研究带空隙的典型不对称榫卯节点——透榫节点的弯矩-转角关系,构建了节点的埋置嵌压作用力学模型.通过建立平衡方程、物理方程及几何关系,推导了节点的弯矩-转角理论计算公式,并与试验结果进行了对比,分析表明:理论计算结果与试验结果吻合较好.进一步定量分析了空隙g以及摩擦因数μ对节点弯矩和初始转动刚度的影响,结果表明:随着空隙g的增大,透榫节点正反向初始转动刚度均逐渐减小,且与空隙g基本呈线性变化;正反向加载情况下,透榫节点弯矩和转动刚度均随摩擦因数的增大而逐渐增大,尤其在节点屈服后表现更加突出;节点间空隙是节点弯矩和转动刚度的主要影响因素,摩擦因数对节点弯矩和转动刚度的影响略小于空隙的影响.所得结果可为古建筑木结构的加固保护提供理论依据.     

不对称榫卯节点正反向受弯性能试验研究

对透榫、半榫、十字箍头榫3种不对称榫卯节点的正反向受弯性能进行了单调加载试验,获得了节点的弯矩-转角、拔榫量-转角关系曲线以及节点的破坏形态.结果表明:透榫和十字箍头榫正反向受弯破坏形态分别为榫头变截面处顺纹撕裂继而榫根折断和榫根附近处受弯破坏,而半榫正反向受弯破坏形态均为脱榫破坏.透榫和半榫节点正向受弯承载力和破坏时的极限转角比反向受弯小很多;十字箍头榫节点正反向受弯承载力比较接近,但正向受弯破坏时的极限转角比反向受弯大很多.3种榫卯节点的拔榫量和转角均具有很好的线性关系.此外,榫头上侧缝隙对榫卯节点的受弯性能有着重大影响.     

基于几何特征的穿斗式木结构节点试验研究

木结构在我国西南地区大量存在,其中穿斗木结构由于其经济合理被广泛使用.以穿斗式木结构直榫节点为研究对象,通过试验研究节点长度、宽度、高度三个几何参数对直榫节点弹性极限转角、弹性极限弯矩、塑性极限转角、塑性极限弯矩的影响.试验结果显示三个几何参数对直榫节点四项力学性能影响略有差异,根据试验结果提出直榫节点最优几何参数,为木结构建造提供参考.     

雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法,采用菠萝格木材,设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架,提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器,对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤,在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度,并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力,提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力,使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件;未加固试件经过加载,出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象,加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝;各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象,榫卯节点强度退化系数均大于0.83,在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能,随节点转角的增大,各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势;边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1～0.2,而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05～0.1,且经过阻尼器加固,边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。     

广府木祠堂箍头榫节点力学性能试验研究

以岭南地区具有代表性的广府木祠堂建筑为研究对象,分别进行了1榀菠萝格木构架缩尺模型的竖向加载与1榀木构架缩尺模型的水平低周反复加载试验,研究广府木祠堂箍头榫节点的力学性能.通过木构架的竖向荷载试验,获取箍头榫节点在竖向荷载作用下的破坏形式、受力特点和刚度特性;从木构架的水平低周反复荷载试验中,得到箍头榫节点在水平荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化及能量耗散能力等性能.试验结果表明,木构架在梁跨中竖向荷载作用下为梁底部木纤维突然拉断而破坏;而木构架在水平低周反复荷载作用下为节点梁端外侧被挤压劈裂破坏,箍头榫节点呈现出典型的半刚性,其滞回曲线较为饱满,割线刚度曲线呈下凹型且趋于收敛,等效粘滞阻尼系数较大,试件表现出较好的抗震性能.     

端板型钢管混凝土组合节点弯矩-转角关系模型

弯矩-转角关系组合节点的主要力学性能,反映了的转动能力、初始刚度和承载力,对结构的极限承载力、变形和整体性产生影响.参照EC3规范,结合半刚性钢管混凝土组合节点的性能,得出了单调荷载作用下组合节点弯矩-转角关系曲线模型,并且在此基础上得到了组合节点在循环荷载作用下弯矩-转角关系模型.     

钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线影响因素

目的分析不同因素对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线的影响,确定影响节点"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,为该种节点的设计提供参考.方法设计了24个钢材屈服强度、含钢率等参数不同的节点,采用有限元软件模拟了全部节点在低周往复荷载作用下的受力过程,分析了不同参数对弯矩-转角骨架曲线的影响,模拟前采用已有文献试验结果验证了模拟方法.结果钢材屈服强度、含钢率和梁柱线刚度比的增大,该种节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度明显增大;轴压比对节点弯矩-转角骨架曲线影响很小;加强环板宽度增加,对节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度提高幅度不大;距离和孔间距增大或开孔率减小,节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度有所增加,但增加幅度不大,并且增加程度在非弹性阶段更为明显.结论开孔率、距离和孔间距是引起该种节点更容易实现"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,影响程度开孔率最大、孔间距最小.     

预应力方套管连接胶合木梁柱节点抗弯试验

提出在胶合木结构中采用预应力方套管螺栓连接,该连接采用高强螺栓和钢套管作为连接件.通过单调加载和往复加载下的梁柱节点抗弯试验,对比了方套管节点和传统螺栓群连接节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、滞回曲线、强度、刚度和耗能性能.结果表明,由于摩擦阶段钢管与钢板间的摩擦力确保了初始传力,套管节点的初始转动刚度显著提升,耗能能力也得到改善.     

基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法

为了准确、高效地评估输电塔半刚性节点的力学特性,提出了一种基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法,通过引入代理模型方法近似半刚性节点几何尺寸与极限抗弯承载力、初始转动刚度之间的函数关系,建立具有较高精度的预测模型,进而结合Kish-Chen幂函数模型拟合输电塔半刚性节点的弯矩-转角曲线。结果表明,提出的基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法能减少实验和数值模拟的成本,较好地模拟输电塔半刚性节点实际受力-变形情况,为输电塔半刚性节点的工程设计和理论研究提供了参考。