穿斗木结构房屋地震响应分析与构造技术研究.pdfVIP

第46卷第4期 西安建筑科技大学学报(自然科学版) 、，01．46NO．4 J．Xi’an ScienceEditionl 2014年8月 Univ．ofArch．Tech．(Natural Aug．2014 穿斗木结构房屋地震响应分析与构造技术研究 王 博，白国良，王超群，陈磊杰 (西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055) 摘要：穿斗木结构是我国西南农村地区较常见的房屋结构类型．以一种典型穿斗木结构房屋为研究对象，采用ANSYS有限 元软件建立结构整体模型，分析其静力反应、动力特性以及不同强度地震下的响应特性．研究结果表明：该类结构平动第二 周期与扭转第一周期较为接近，有可能发生平扭耦联现象；不同强度地震下，加速度响应均在柱底最大，越往上越小，而位 移响应均在柱顶最大，越往下越小；结构中的榫卯属于抗震有利部件，能够吸收和耗散地震能量，使结构顶部加速度响应较 小，但由于节点的半刚性特点及纵向刚度较小，使结构整体性较差，造成顶部位移响应较大；基于有限元分析结论与实际施 工特点，提出在中柱间设置剪刀撑，在梁下设置枋，加强檩条、柱、梁之间的连接，加强围护墙体与构件的连接等措施来提 高穿斗木结构房屋的抗震性能． 关键词：穿斗木结构；动力特性；地震反应；构造措施；有限元分析 中图分类号：TU366．2 文献标志码：A 文章编号：1006-7930(2014)04—0536-06 穿斗木结构房屋在我国西南的农村地区比较常见，为白族、彝族、纳西族等民居中通常采用的结构形 式【11．由于该类房屋一般均由工匠凭经验建造，缺乏专业的抗震设计指导，在地震中多有震害发生¨1．目 前我国对木结构抗震性能的研究主要集中在古建筑[3-10]方面，针对农村的穿斗木结构房屋抗震性能研究还 相对较少．文献[1—2]总结了穿斗木结构房屋的震害特点，初步分析了震害原因并提出了抗震构造建议，但 未对该类结构进行定量的地震响应分析与探讨．鉴于此，本文以农村典型的穿斗木结构房屋为研究对象， 采用ANSYS有限元软件建立整体结构模型，对其进行静力分析与地震响应分析，并在此基础上提出抗震 构造措施． 1 穿斗木结构房屋的结构组成 蛙 穿斗木结构属于轻型木结构房屋，主要有穿枋、梁、柱等构件 +{ “ 组成，木柱和木梁是结构的主要承重构件．柱与柱之间通过木梁连 。 接，梁柱节点处做成燕尾榫的形式，梁下设穿枋，如图1所示，穿 托 牲 枋可以将梁柱节点挤紧，保证结构体系具有一定的整体刚度．结构 ” 多采用双坡屋面，屋面先布置檩条，然曼夸檩雯上翼謦子，椽子上 图l粱柱节点连接示意图 再铺望板，最后撒瓦，因此屋面相对于结构下部而言较重． Sketehesofbeam-c01umn Fig．1 joints 穿斗式木结构房屋在建造时先在地面上拼装成整榀屋架，以便 于施工．同时，密列的立柱也便于安装壁板和筑墙．此外，由于立柱所承受的荷载远比抬梁式结构立柱小， 因而柱径也相应缩小，这样可以发挥小直径木料的作用，不仅用料经济而且体态也比较轻盈． 2穿斗木结构房屋有限元模型建立 2．1结构模型选取 本文依据文献[2，11]选取典型的穿斗木结构为研究对象，并对其进行适当简化，其建筑平面布置及主体