抬梁、穿斗式木構(gòu)架結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、抬梁式、穿斗式木構(gòu)架作為中國古代大型木構(gòu)架建筑的代表，在中國古建筑歷史上占有非常重要的地位。抬梁式廣泛用于宮殿、寺廟等大型建筑，穿斗式則是在南方地區(qū)非常普遍。迄今很多研究認(rèn)為這兩類木構(gòu)架具有良好的力學(xué)性能。
　　為了探討抬梁、穿斗式木構(gòu)架力學(xué)性能。本文根據(jù)歷史文獻(xiàn)記錄，以明清抬梁式、穿斗式木構(gòu)架為原型，通過結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況確定試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，按照清代工部《工程做法則例》和南捕廳實(shí)測數(shù)據(jù)，制作二榀1∶1.76木構(gòu)架縮尺模型。木構(gòu)架模型榫卯

2、節(jié)點(diǎn)，采用馬炳堅(jiān)先生所著《中國古建筑木作營造技術(shù)》中記載的方法。根據(jù)古建筑木構(gòu)架與柱礎(chǔ)、柱頂?shù)倪B接條件，對試件的邊界條件和加載方式進(jìn)行了合理假定，對該二榀木構(gòu)架模型進(jìn)行了水平單調(diào)加載力學(xué)性能試驗(yàn)研究。試驗(yàn)現(xiàn)象表明脫榫是木構(gòu)架模型破壞的主要形式，梁、柱構(gòu)件變形較小，未出現(xiàn)受壓破損;在水平單調(diào)荷載作用下，節(jié)點(diǎn)拔榫量、轉(zhuǎn)角隨著控制位移的增大而不斷增加，抬梁、穿斗木構(gòu)架具有良好的變形能力，木構(gòu)架整體性能較好，穿斗式整體性優(yōu)于抬梁式。通過分析木構(gòu)

3、架荷載-位移曲線，確定了木構(gòu)架峰值荷載，極限位移等，在加載位移相同情況下，抬梁式先于穿斗式達(dá)到峰值荷載。
　　采用大型有限元分析軟件ABAQUS12.0對本次試驗(yàn)所采用的二榀木構(gòu)架進(jìn)行了受力分析。榫卯節(jié)點(diǎn)通過加入連接器單元來模擬木構(gòu)架的半剛性特性，榫卯節(jié)點(diǎn)半剛性參數(shù)運(yùn)用現(xiàn)有的研究成果，得出了木構(gòu)架的整體變形圖、內(nèi)力圖及各榫卯隨加載位移的轉(zhuǎn)角及內(nèi)力變化。通過荷載-位移曲線模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比，得出ABAQUS模擬與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好

4、，計(jì)算精度高。并從模擬結(jié)果中得到抬梁、穿斗木構(gòu)架中榫卯先后進(jìn)入屈服的順序，比較兩類木構(gòu)架進(jìn)入屈服的不同。通過與試驗(yàn)結(jié)果對比分析，本文認(rèn)為《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》針對抬梁、穿斗木構(gòu)架側(cè)移殘損點(diǎn)界限過于保守，本文將抬梁式木構(gòu)架殘損點(diǎn)定義為160mm，穿斗殘損點(diǎn)定義到200mm。
　　根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象與有限元模擬結(jié)果對這兩類木構(gòu)架進(jìn)行了理論分析，通過對屋蓋的簡化以及對部分榫卯節(jié)點(diǎn)鉸接假定，得出了一般木構(gòu)架簡化分析模型，分析推導(dǎo)得出