木结构榫卯节点抗震性能及震后加固修复研究进展

总结了国内外有关传统木结构常用榫卯节点抗震性能的研究进展,主要包括直榫连接与燕尾榫连接,同时介绍了扁钢、马口铁与碳纤维布三种木结构榫卯节点加固修复方法的相关研究成果,并对今后进一步研究提出建议,以期为木结构建筑震后加固与修复及我国古木建筑保护提供参考。     

基于ABAQUS的不同加固措施的榫卯节点研究

为研究不同加固方式对榫卯节点应力和挠度的影响,提出6种加固方式,采用ABAQUS软件建模分析节点加固后性能提升情况。结果表明:双侧弧形软钢加固、钢箍加固、双侧弧形软钢和钢箍组合加固、扒钉加固、钢夹板加固、扒钉和钢夹板组合加固时,榫卯接头根部的最大米泽斯应力分别为35.2、10.6、10.6、2.6、3.0、1.6 MPa,梁最大挠度分别为0.8、0.54、0.51、0.7、0.83、0.67 mm,榫卯节点加固后最大应力和最大挠度均得到有效降低,最大应力减少率分别为55.27%、86.53%、86.53%、96.70%、96.19%、97.97%,最大挠度减少率为79.54%、86.19%、86.96%、82.10%、78.77%、82.86%,双侧弧形软钢加固对节点应力减少最少,6种加固方案均能使最大挠度得到有效降低。研究结论为木结构房屋抗震预加固和受损后修缮提供参考。     

残损古建筑木结构力学性能相关研究进展与展望

古建筑木结构具有极其宝贵的历史文化价值、艺术价值和科学研究价值,但在环境侵蚀、人为损坏以及自然灾害等影响下,其材料、构造与结构等方面都会产生不同程度的损伤,对结构的承载能力、稳定性以及安全性造成不利影响。结合古建筑木结构残损与破坏特点,总结了近年来国内外对木材性能,榫卯节点、斗拱节点以及梁、柱等典型构件残损,以及整体结构抗震性能等方面的理论、试验与数值模拟等研究现状,重点分析了残损对古建筑木结构承载能力和抗震性能的影响,在此基础上探讨了基于残损的古建筑木结构力学性能研究发展趋势并进行展望,以期为木结构古建筑的预防性保护未来研究课题提供参考。     

木结构螺栓连接的力学性能研究进展

螺拴连接已广泛用于现代木结构建筑中,系统研究其力学性能对建筑结构的安全性评估意义重大.本文从螺栓连接强度的预测方法、力学行为模拟、螺栓预紧、螺栓连接的破坏方式,以及抗火抗震条件下的力学性能等方面进行了总结归纳,针对目前的木结构螺栓连接中尚未解决的问题及有待进一步开展的研究项目,建议加强复螺栓连接的力学行为模拟、可靠性评价等研究.     

传统木结构穿销式榫卯节点抗震性能分析

为研究不同穿销类型榫卯节点的抗震性能,考察了榫高、榫厚、柱径对节点力学性能的影响,采用有限元软件建模对榫卯节点进行拟静力分析,得到3类试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等抗震指标。结果表明：3类穿销榫卯的滞回曲线均呈现明显的Z型,捏缩效应较明显,3类试件的承载力相差不大;榫高、榫厚、柱径对榫卯节点的承载能力有显著影响,节点承载能力随榫厚、柱径增大而增大,随榫高的增大先增大后减小;根据穿销榫卯的骨架曲线建立了节点的弯矩-转角双折线模型,探讨了榫高、榫厚、柱径对模型参数的影响。在木结构设计中,应综合考虑榫卯尺寸变化对节点力学性能的影响。     

基于ABAQUS不同节点的木构架分析

为了解木结构建筑不同节点形式抗震性能与受力特性,通过ABAQUS有限元软件建立了透榫和燕尾榫两种榫卯节点,柱脚节点分别为柱脚固接、柱脚带销节点(管脚榫)以及柱脚平置浮搁的木构架模型。在不同单柱轴力的情况下对其进行低周往复荷载模拟,研究木构架循环受力过程的柱脚应力分布特征以及抗震性能,探讨不同轴力、不同柱脚节点、不同榫卯节点对木构架的影响,并基于骨架曲线提出了柱脚平置浮搁木构架的水平荷载-水平位移简化双折线模型。结果表明:在往复荷载下,当柱脚节点为管脚榫和柱脚平置浮搁时,木构架会类似于摇摆柱,表现为柱脚翘起,反复抬升。相对于柱脚固接与透榫木构架,管脚榫、柱脚平置浮搁与燕尾榫木构架的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强。柱脚固接木构架有更强的刚度与水平承载力。随着轴力的上升,木构架的刚度与水平承载力也随之上升。研究成果可为传统木结构建筑的保护与状态评估提供基础。     

闽浙木拱廊桥榫卯节点受力性能研究

为研究闽浙木拱廊桥榫卯节点受力性能,本研究建立了廊桥节点有限元模型,并验证了建模方法合理性。研究对直榫节点与燕尾榫节点进行分析,考察了榫头长度、节点连接角度和苗杆直径对节点受力性能的影响。结果表明：随着连接角度、苗杆直径的增大,直榫节点的极限承载力变大,直榫节点的极限承载力随着榫长增加先增大后减小。榫长与苗杆直径的增大可提高直榫节点的初始转动刚度,其中榫长对直榫节点受力性能的影响最为显著。榫长、节点连接角度和苗杆直径增加均能提高燕尾榫节点的初始转动刚度和极限承载力。     

木结构梁柱间榫卯连接节点性能研究进展

为了促进传统营造技术在现代木结构中的传承应用与创新发展,梳理木结构梁柱间榫卯连接节点、榫卯连接木构架的力学性能及榫卯节点加固方法的研究现状,分析现有研究存在的问题,结合现代工程木产品及加工技术的发展现状,提出梁柱间榫卯连接节点在现代木结构中的应用前景及研究方向。     

带有轻钢剪力墙加固的榫卯木框架抗震性能分析

中国传统木结构建筑可以通过设置剪力墙提高抗震性能,而轻钢剪力墙具有抗剪能力大、横向位移刚度大等优点,是木结构的理想加固构件。本研究创新性地将轻钢剪力墙作为加固件置入榫卯木框架中,采用ABAQUS有限元软件分别建立了有无轻钢剪力墙的榫卯木框架模型,并对其抗震性能进行对比。通过输入同等级不同种类和同种类不同等级的地震波,对木框架进行罕遇地震下的动力时程分析,得到了不同工况下两组木框架各层关键节点的加速度响应、位移响应和结构应力特征。结果表明：设置轻钢剪力墙后,结构的自振频率大幅度增加,在地震波激励下,木框架的层间位移减小,结构稳定性增强。由于轻钢剪力墙承担了一部分应力,因而榫卯节点的承载能力提升,木框架的抗震性能有所增强。     

模块化木结构建筑及节点连接设计制造研究

模块化木结构建筑设计制造具有集成化程度高、组装快捷高效、产品收益好等优势。通过以模块化为核心,梳理模块化木结构建筑设计生产流程等环节,在关键技术剖析的基础上,阐述其相较传统工地建造模式的优势。提出连接节点为关键强化模块化设计的重要性,设计了4种节点连接方式并进行性能模拟分析验证,对其耐久性及气密性进行了分析。对我国模块化木结构设计制造可起到一定借鉴与指导作用,推动木结构建筑产业长效发展。     

我国穿斗式木结构建筑研究现状与发展建议

穿斗式木结构建筑是指由穿枋与立柱通过穿插形成的木构架为支撑体系的建筑形式,具有安全耐用、抗震性能好、建造成本低等特点,是我国古代最受欢迎的民用建筑类型之一。通过对传统木结构建筑特点、研究现状及存在问题的阐述与探讨,提出运用现代木结构设计与建造方法,对传统穿斗式木结构进行转型升级,以推动其高质量发展。这对于继承和发扬传统建筑建造技术,促进具有中国特色的现代木结构发展具有重要意义。     

典型直榫梁柱节点在现代木结构中的应用研究

基于Abaqus有限元分析,对不同榫长的实木榫卯连接梁柱节点和榫长为75 mm的不同层数的正交胶合木(CLT)榫卯连接梁柱节点进行数值模拟,分析其受力状态并提取荷载-位移曲线,与使用金属连接件连接的梁柱节点承载力进行对比,探究将榫卯连接应用在现代木结构中的理论依据。研究表明:竖向荷载作用下,榫长75 mm的榫卯连接梁柱节点承载能力处于M8和M10螺栓连接梁柱节点的理论承载力之间;当榫长增大时,节点的最大承载力逐渐提高,榫长150 mm的榫卯节点承载力已经略微超过M12螺栓连接时的理论承载强度,说明榫卯连接梁柱节点在承载能力上可以满足现代木结构建筑的使用要求。由于榫卯节点的承载力主要受到顺纹抗压强度的影响,因此相比于实木连接榫卯节点,CLT榫卯节点的承载力无显著提高。     

基于压电传感技术的木结构连接节点损伤识别

针对木结构中常见的榫卯连接与螺栓连接节点,利用压电传感技术对其进行健康工况和损伤工况的数值模拟研究,其中榫卯连接考虑榫头的平动、转动、缺损工况,螺栓连接考虑预紧力松动工况;对压电片所接收到的信号进行以小波包分解,并以各频段信号能量的总和作为能量指标,对不同损伤工况进行定量评估,最后以螺栓连接为例进行实验验证。数值计算和实验结果均表明,压电片所接收到的信号能量随损伤程度的不断增加而减小,利用压电传感技术可以有效识别不同类型连接节点处不同程度的损伤,该结论可为工程实际提供参考。     

木结构屋顶与墙体连接力学性能的研究进展

对木结构屋顶-墙体连接(RTWCs)力学性能研究进行综述。主要介绍了RTWCs节点的力学性能、风荷载下RTWCs力学性能的影响因素,以及数值模拟在木结构RTWCs抗风性能研究中的应用,提出了有关RTWCs力学性能研究的几点建议,旨在为我国木结构建筑抗风性能研究提供参考。     

木结构中钉节点性能影响因素的研究进展

笔者主要回顾木结构中钉节点性能的研究进展,通过对材料性质、节点形式、加载方式等方面的研究,推导钉节点性能理论计算模型。系统介绍钉连接国内外研究现状,对钉连接节点研究进展进行系统概述,阐明木结构中钉节点对结构的重要性,以期为木结构未来发展提供借鉴。     

穿斗式木结构直榫边节点承载性能试验研究

以传统民居穿斗式木结构直榫边节点为研究对象,分析节点承载机制,并设计制作3套杉木结构直榫边节点足尺试件(对照组1套、扒钉加固1套、角钢加固1套),进行低周往复加载试验。研究结果表明:直榫边节点破坏模式主要表现为节点木材横纹压屈变形和节点拔榫,滞回曲线轮廓均呈反“Z”形状,且呈现较明显的捏缩现象。与未加固节点相比,加固节点的承载性能均有所提高;扒钉加固节点在扒钉脱落失效前提高了节点刚度、累积耗能及变形能力,角钢加固节点在穿枋断裂前显著提高了节点刚度、累积耗能及变形能力。     

木结构燕尾榫节点应力分析研究

以古建筑中燕尾榫节点为研究对象,依照《营造法式》“材分制”标准,设计三个不同模型比例的二等材燕尾榫节点和一个三等材燕尾榫节点,基于ABAQUS对其进行单调加载与低周循环加载模拟试验,得到燕尾榫节点的拔榫量转角关系与应力状态。试验结果表明:节点模型比例越大拔榫量越大,且同模型比例下二等材较三等材拔榫量更大;模拟中榫头顺纹方向、剪应力均未超过应力极限,而横纹径向除节点YS-3外均达到屈服,进入弱强化段;榫头等效塑性应变(PEEQ)值呈线性增长,在榫头端部的PEEQ值最小,榫颈处PEEQ值达到最大。     

关于工业墙板的节点连接问题

该文作者详细叙述墙板的节点构造问题,针对这些问题,提出了几点改进方法。     

正交胶合木结构抗震研究进展

正交胶合木(CLT)结构板材物理特性良好,与连接件有效配合,在地震条件下抗震性能表现优越。通过分析欧洲和加拿大最新修订的CLT结构标准,对减震系数q和超强度系数γRd进行论述。同时,针对部分CLT结构试验测试结果,按连接件、剪力墙和整体结构分类展开讨论,并阐述了抗震技术领域最新研究成果,以期为正交胶合木结构抗震性能研究提供参考。     

紧固件数量对CLT钢木连接节点性能的影响

为探究紧固件数量对CLT节点力学性能的影响,分别对紧固件数量为6、9、12、15、18个的CLT钢木连接节点在平行于木纹方向和垂直于木纹方向进行剪力单调加载试验。结果表明:连接节点的破坏形式主要为环纹钉的弯剪破坏和弯曲变形;紧固件数量多于15个且垂直于木纹方向的连接节点在承受剪力荷载时还伴随层板的撕裂破坏。随着紧固件数量的增加,钢木节点的屈服强度、最大强度、极限强度及其对应的位移增大,节点延性比增大,耗能能力增强;在相同紧固件数量下平行于木纹方向节点的耗能能力优于垂直木纹方向节点的耗能能力。