古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析4.pdfVIP

第 4 1 卷 　第 4 期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报( 自然科学版) Vol . 4 1 　No . 4 2009 年 8 月 J Xi ′an U niv . of A rch . Tech . (Nat ural Science Edition) Aug . 2009 古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析 赵鸿铁1 ,2 ,张海彦1 ,2 ,薛建阳1 ,2 ,隋　龑1 ,2 ,吴 　磊1 ,2 ( ( ) ) 1. 西安建筑科技大学土木工程学院 ,陕西 西安 7 10055 ;2 . 西部建筑科技国家重点实验室 筹 ,陕西 西安 7 10055 摘 　要 :通过对典型燕尾榫榫卯连接的模型低周反复荷载试验 ,研究了榫卯半刚性连接特性和刚度退化规律. 试验得出榫卯连接的弯矩转角滞回曲线及骨架曲线 ,并拟合出了弯矩转角的关系方程和榫卯接节点恢复力 模型 , 由实验结果给出了木结构榫卯连接刚度的非线性变化. 研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固 提供了理论基础. 关键词 :木结构 ;燕尾榫 ;滞回曲线 ;骨架曲线 中图分类号 : TU 366 ; TU 3 11. 1 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 (2009)　 中国古代木结构建筑的各个构件之间主要采用榫卯连接 ,木构榫卯由榫头和卯孔组成 ,可以承受一 定的弯矩 ,具有很好的弹性和抵抗水平推力的作用 ,表现出较强的半刚性特性 ,且允许产生一定的变形 , 可以吸收部分地震能量 ,减少结构的地震响应[ 12 ] . 现在已有不少文献对古建筑构架的有限元模型和动 力分析进行了研究[3 ] ,指出木构榫卯的半刚性是古建筑耗能减震的主要原因以及它在传力机制[4 ] 中的 重要作用. 但这些研究都基于榫卯节点的理论分析和模型的简化. 而其根本的特性研究是在试验中反应 出来的. 本文对燕尾榫木构架的低周反复荷载试验 ,通过对其滞回曲线和骨架曲线的研究分析 ,从理论 和试验拟合的方向出发来研究燕尾榫榫卯的刚度特性. 这将为古建筑木结构的动力分析提供计算和理 论依据. 1 　试验概况 [ 5 ] [ 6 ] 按《营造法式》 规定做法 ,采用 1 ∶3 . 52 的缩尺比例制作 3 个试验模型 ,试验模型及尺寸如图 1 、图2 所示. 在枋上共布置 5 个位移计以测量其侧移 ,为了测量榫卯节点的转角 ,在相应节点位置各布 置了两个转角仪和上下端面各两个位移计 ,在额枋的两端 ,榫头根部及柱的上下有关位置均布置了相应 的电阻应变片以测量相应位置截面的变形. 柱与额枋由榫卯连接 , 且柱头截面高出额枋顶面 150 mm , 　 图 1 　燕尾榫木构架试验模型 图2 　燕尾榫木构架试验模型尺寸 Fig . 1 　The t est model of morti set enon Fig . 2 　The measurement of morti set enon model 收稿日期 　　修改稿 日期 ( ) ( ) 基金项 目: 国家自然科学基金资助项目 ; 陕西省重点试验室建设项 目 05J S17 ( ) 作者简介 :赵鸿铁 1939