古建筑木构架燕尾榫节点加固试验研究

论文摘要

以木结构为主的建筑体系历史悠久,结构复杂,数量繁多,科学文化内涵极其丰富,抗震性能好,在世界建筑之林中有着重要地位。但许多保留下来的古建筑木结构由于年代久远,环境影响,结构残缺严重,需要及时进行有效的加固维修工作。本文通过对三个未加固及三个碳纤维布加固榫卯节点的木构架模型在低周反复荷载作用下的试验研究,得到了构架和榫卯节点滞回曲线、骨架曲线,通过分析加固前后构架和榫卯节点承载力、延性、耗能及刚度,结果显示榫卯节点采用碳纤维布加固后取得了较好的效果。从力学特点和构造形式入手,提出带有转动弹簧和粘滞阻尼器的节点单元模拟榫卯连接的计算模型,利用有限元法合成了加固木构架的刚度矩阵并提出了节点刚度的公式。通过科学的理论研究,为今后古建筑的维修和加固提供了理论参考,也为新型结构的出现指明了新的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 木结构古建筑营造技术研究
• 1.2.2 古建筑木结构修缮加固研究
• 1.3 传统加固燕尾榫节点的方法
• 1.4 有待解决的问题
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 古建筑木构架低周反复荷载试验
• 2.1 试验方法
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 木材
• 2.2.2 碳纤维布
• 2.3 未加固木构架榫卯节点的试验
• 2.3.1 试验的名称
• 2.3.2 试件的制作
• 2.3.3 试验目的
• 2.3.4 试验设备及仪表
• 2.3.5 试验的加载过程
• 2.3.6 试验的过程及现象
• 2.4 加固木构架榫卯节点的试验
• 2.4.1 加固木构架的设计
• 2.4.2 碳纤维布的施工工艺
• 2.4.3 试验的目的和设备
• 2.4.4 试验的测点的布置方案
• 2.4.5 试验过程及现象
• 3 试验结果及加固效果分析
• 3.1 木构架水平刚度分析
• 3.1.1 木构架P-△滞回曲线
• 3.1.2 木构架P-△骨架曲线
• 3.1.3 P-△关系公式拟合
• 3.1.4 P-△恢复力模型
• 3.2 木构架燕尾榫转动刚度分析
• 3.2.1 燕尾榫节点M—θ滞回曲线
• 3.2.2 燕尾榫节点M—θ骨架曲线
• 3.2.3 M—θ关系公式拟合
• 3.2.4 M—θ恢复力模型
• 3.3 加固效果分析
• 3.3.1 强度
• 3.3.2 刚度
• 3.3.3 耗能和变形能力
• 3.4 加固节点的承载力分析
• 3.5 本章总结
• 4 加固木构架刚度理论分析
• 4.1 加固木构架刚度分析
• 4.1.1 两端燕尾榫半刚性连接单元的刚度矩阵
• 4.1.2 一端半刚性另一端铰接连接单元的刚度矩阵
• 4.1.3 加固木构架整体刚度的合成
• 4.1.4 加固木构架刚度的验证
• 4.2 加固燕尾榫节点受力机理及承载力计算
• 4.3 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目