中国南方传统木构建筑典型榫卯节点抗震性能试验研究淳庆.pdfVIP

中国科学: 技术科学 2011 年 第41 卷 第9 期: 1153 ~ 1160 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 中国南方传统木构建筑典型榫卯节点抗震性能 试验研究 ①* ① ② 淳庆 , 乐志 , 潘建伍 ① 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室, 南京 210096; ② 南京航空航天大学土木系, 南京 210016 * E-mail: cqnj1979@163.com 收稿日期: 2010-10-02; 接受日期: 2011-04-01 国家自然科学基金(批准号:和中国博士后特别基金(批准号: 201003543)资助项目 摘要 对中国南方传统木构建筑典型榫卯节点的抗震性能进行了研究. 其中包括: 关键词 燕尾榫(含下落式燕尾榫) 、半榫、十字箍头榫以及馒头榫4 种典型榫卯节点, 共进行 中国南方传统木构建筑 了13 个试件的低周反复荷载试验研究. 通过试验获取这4 种典型榫卯节点在水平荷 榫卯节点 抗震性能 载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线以及转角刚度. 研究结果可为中国南方传 转角刚度 统木构建筑的抗震性能研究和修缮加固提供理论基础. 1 前言 和引入反映木结构古建筑榫卯节点特性的半刚性节 点单元, 建立了有限元模型并进行了动力分析. 姚侃 木结构是人类建筑史上应用时间最长的建筑材 等人[3]展开了中国古代建筑木构体系的静力与动力 料之一, 已有数千年的应用历史, 在我国现存的古建 研究, 通过宋营造法式等典型实物等比例模型的试 筑中, 木结构和砖木混合结构占有相当大的比例. 作 验, 在传统木构建筑静力分析及抗震分析中进行数 为中国历史文化的瑰宝, 由于长期的风雨侵蚀、战 据积累与近似计算. 薛建阳等人[4]则通过殿堂型木构 争、地震的破坏, 材料和结构性能不可避免的减弱和 模型振动台试验研究了其动力特性和地震反应, 指 损伤, 大量传统木构建筑已出现险情, 对其维修保护 出木构榫卯连接的柔性和挤压变形是结构耗能减震 的要求日益迫切. 例如, 在 2008 年汶川地震中, 传统 的主要原因. 高大峰等人[5~7]通过对木构架模型在水 木构建筑损毁较严重, 其中包括: 世界文化遗产—— 平反复荷载作用下的试验研究, 分析与探讨了中国 都江堰二王庙、青城山道教古建筑群、李白故居、杜 古代木结构在相应状态下的变形及受力特征及其榫 甫草堂等. 因此, 综合考虑历史性、艺术性和科学性, 卯节点工作机制, 通过对榫卯节点的转动弯矩与相 对这些传统木构建筑的抗震性能进行科学研究, 为 应转角试验数据的分析与研究, 确定了榫卯节点的 维修和保护提供科学依据, 已是当务之急. 转动刚度, 提出了该类型结构在水平地震荷载作用 近年来, 国内一些学者陆续开始对中国传统木 下的计算模型, 为中国古建木构架在水平地震作用 构建筑抗震性能进行研究. 俞茂宏等人[1, 2]通过定义 下的抗震分析提供了一种可资借鉴的方法. 葛鸿鹏[8] 英文版发表信息: Chun Q, Yue Z, Pan J W. Experimental study