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。     

中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展

榫卯是指木结构建筑中柱、梁等构件连接在一起的一种凹凸结合的连接方式。然而,木材作为一种生物材料,随着使用年限的延长,出现的干缩湿胀、开裂变形等损伤会对榫卯连接节点的连接特性造成不良影响,因此,探究木结构榫卯连接节点的力学性能对建筑结构的安全性能具有重要意义。在木结构建筑中,榫卯连接节点的构造多种多样,力学特点和传力机制也各不相同。根据榫卯连接节点在木结构建筑中使用功能将其分为公母榫、直榫、燕尾榫、管脚榫、馒头榫和搭扣榫等六大类,简要介绍了各类榫卯连接节点的结构特点和应用情况。综述了常见榫卯连接节点半刚性的连接特性和节点刚度的求解方法,总结了不同种类榫卯连接节点和模拟残损榫卯连接节点的抗震性能及木结构建筑模型中的榫卯连接节点在人工模拟地震中位移响应和加速度响应的相关研究,概述了常见榫卯连接节点在外力作用下的破坏形式及破坏特征。根据榫卯连接节点的破坏形式,重点从金属构件和纤维增强复合材料两个方面对榫卯连接节点的加固效果进行归纳。总结了有限元分析法在榫卯连接节点力学性能方面的相关研究,指出了榫卯连接节点力学性能研究存在的问题,提出了榫卯连接节点研究的相关建议及其发展方向,以期为榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用提供新思路。     

木结构节点的连接方式与性能

主要介绍榫卯、钉、螺栓、齿板几种主要木结构节点连接方式,从承载力分析、破坏形式及破坏机理入手,系统介绍其连接性能和国内外研究现状。针对目前研究存在的问题,提出几点建议,以期为木结构连接节点的合理选择和现代木结构在中国的发展提供借鉴。     

燕尾榫梁柱节点有限元分析及弯矩-转角关系研究

为研究传统榫卯连接方式应用于现代木结构的可行性,设计包含榫头、卯口、塞木和木楔片的燕尾榫梁柱节点,利用ABAQUS软件分析杉木燕尾榫梁柱节点的破坏模式、应力发展和弯矩-转角关系。通过分析梁柱节点受力机理,建立榫头四个挤压区域的几何、物理和平衡关系,推导初始刚度和极限弯矩的表达式,提出基于幂函数模型的燕尾榫梁柱节点弯矩-转角关系公式。验算结果表明,该公式计算的节点初始刚度、极限弯矩,与有限元分析结果仅相差6.46%、2.09%,可用于预测燕尾榫梁柱节点的极限承载力。     

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。     

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。     

多榀木桁架的研究现状与发展趋势

轻型木桁架由于其优异的性能在现代木结构建筑屋盖与楼盖系统以及城市的"平改坡"工程中得到广泛的应用。而在轻型木桁架类别中,除普通单榀木桁架外,还包括多榀木桁架,这种多榀木桁架是由多片单榀木桁架通过连接件组合而成。多榀木桁架一般用于屋盖或楼盖系统中的关键部位,其除受到上部均布荷载外,还受到其他与其搭接的普通桁架传递的集中荷载,其受力环境较普通桁架更为复杂。这种通过多个单榀木桁架组合而成的多榀木桁架也成为现代木结构屋盖、楼盖关键承力节点处最常用的结构形式,有着广泛的应用前景。笔者结合多榀木桁架的连接节点性能、轻型木桁架的承载性能及破坏机理、加载制度和模型模拟等方面的国内外研究进展,总结了该领域的研究热点,并对多榀木桁架今后的发展尤其是多榀木桁架榀与榀之间的连接方式提出了看法。     

我国平行弦木桁架研究现状

木桁架承载性能优良、节约用材、经济性好、加工施工快捷,是现代木结构的主要构件之一。以轻型平行弦木桁架为研究对象,从结构材、节点与连接、承载性能、计算理论及技术规范等方面,对我国平行弦木桁架的研究现状进行了分析梳理,并对平行弦木桁架今后的研究趋势进行了展望。     

轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能

轻型木结构是以规格材作为木骨架,通过木基结构板材或石膏板覆面而成的木结构建筑,规格材与规格材、骨架与面板之间通过钉子连接.轻型木结构墙体在试验研究和实际工程中的破坏往往是由钉节点失效导致的,面板钉节点破坏后水平侧向力仅由木骨架承担,因此,单独研究木骨架水平抗侧力很重要.为了解剪力墙中木骨架在单独作用时的最大承载能力与荷...     

展望我国木结构建筑复苏后的前景

引言:木结构建筑指以木材为主建造的建筑。木材包括原木、板方材、人造板和工程木,建筑则以住宅为主。我国木结构建筑历史悠久,远溯3500年前,我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架体系,到唐代逐渐成熟,许多大木结构已历经百年甚至千年。解放后,新建北京光华木材厂,遵照朱德总司令建筑工业化的建议,于1952年建立了专门生产木桁架车间,除加工一般桁架外,还与设计人员共同试成以钢裂环连接(Steel split ring connector)的大跨度(15米以上)桁架,用于工厂车间,如该厂1954年建立的胶合板车间的桁架,即为跨距24米,共26榀,厂房面积4000多平方米,…     

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。     

国内外钉/木销连接层积材研究进展

介绍了木结构销类连接、钉连接层积材、木销连接层积材的定义和销连接木构件的几种形式,简述了国内外木结构销钉连接的研究现状。     

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。     

基于ABAQUS不同节点的木构架分析北大核心

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。     

国内外木结构建筑耐火性能的研究进展

为推动现代木结构建筑在国内的发展,分析了木结构建筑耐火的关键性,重点介绍了近二十年来国内外在木结构建筑耐火模拟测试、建筑及其结构耐火极限试验、防火材料应用和软木制品的保温隔热检测与耐火应用等方面的研究进展及成果。在学习和借鉴的基础上,通过总结国外研究成果和经验,提出目前国内在木结构建筑耐火研究方面尚存在的一些问题,与国外相比研究工作的薄弱环节。建议在国内外已有的木结构建筑相关标准规范基础上,加强国内在木结构建筑防火研究的理论基础工作,尤其是模拟试验研究,为木结构建筑的耐火性能评估奠定基础。同时,强调软木材料自身特性,提出在木结构建筑构件及其连接节点处使用软木材料覆面,在保证实用性的基础上,还起到绝缘、隔热、装饰的作用,进一步提高木构件的防火性能,从而提高建筑整体的耐火性。通过上述分析,以期为我国现代木结构建筑防火优化设计提供有益参考。     

轻型木桁架的研究现状与发展趋势

系统介绍了轻型木桁架的类型、模型模拟、承载性能及生产应用等方面的研究进展,并针对国内木桁架的研究现状与问题提出合理建议,以期为现代木结构的发展提供参考。     

榫卯结构在木构建筑中的传承与发展

木构建筑的榫卯结构作为我国传统文化的瑰宝,在现代建筑中应用广泛。笔者通过对现存木构建筑中榫卯的作用以及种类的分析,归纳了木构建筑中的几种常用的榫卯及其应用方式。通过查阅资料以及实地考察,分析了国内外建筑中榫卯的应用方法,归纳出榫卯结构在现代建筑的应用现状与发展前景。从榫卯的材料和结构方面出发,介绍了现阶段榫卯的创新发展现状,结合其在建筑中应用的方法与未来发展方向,提出了榫卯的创新方向及趋势。对榫卯进行应用分析并为未来的发展提供大致的方向,为今后榫卯的再设计奠定坚实的基础,有利于对其进行更好的传承和发展。     

木结构建筑构件三维数字化设计研究

木结构建筑构件设计方法多种多样,但仍有标准化、模块化和信息化等亟待解决的问题。文中通过分析木结构建筑构件及三维数字化设计现状,指出现存木构件设计存在的问题,论述基于三维数字化技术的木构件设计优势及对木结构研究与发展的积极影响;总结木结构建筑构件三维数字化设计方法及流程,在一定规则和标准下采用三维绘图技术完善设计体系,通过对木构件进行三维建模、模块化设计和有限元分析及优化,以提高生产效率并促进行业发展。     

现代木结构螺栓连接性能及其影响因素研究现状

螺栓类连接具有简洁、可靠、美观、防火等特点, 是木结构中常用的一种连接方式, 被广泛应用于现代木结构。深入研究螺栓连接性能及其影响因素, 对现代木结构的结构设计及其性能优化具有重要意义。文中详细阐述了国内外螺栓连接性能及其影响因素的研究现状, 以期为我国木结构螺栓连接性能研究提供借鉴。     

CLT结构建筑体系与建筑技术研究进展北大核心

正交胶合木(CLT)作为推动现代木结构建筑向多高层发展的新型工程木产品,近年来的相关研究日益增多,CLT结构建筑因其环境友好性等优势,在当前倡导生态文明、绿色建筑的背景下方兴未艾。对CLT结构建筑体系的组成、形式、体系类型和抗侧性能、节点连接进行总结,梳理了相关研究成果。结合我国国情,提出了研究方向和发展建议,以期促进我国CLT市场的蓬勃发展。