古建筑木结构由于年代久远,普遍存在材性劣变、结构损伤、抗震性能大幅下降等问题。借助应力波仪、针阻仪等现代设备对古建木构损伤进行检测;人工模拟干湿交替变化、日光曝晒、菌虫腐变等环境影响因子对木材的影响,研制了带有不同类型、不同程度的损伤试件;对试件进行材性、抗震性能试验与理论分析研究,取得了预期研究成果。 (1)分别对带有不同孔洞、裂缝损伤的试件进行微钻试验,得到相应损伤对应的微钻阻力图谱,对杉木清材试件进行试验,拟合出可用于检测古建筑木材密度、弹性模量、强度与微钻阻力的关系式。 (2)对损伤试件进行材性试验,结合超微观察、傅立叶红外光谱分析、XRD衍射分析的试验结果,定义木材损伤度等级,分析不同类型、不同程度损伤对木材力学性能变化,建立了杉木材性退化本构关系模型。 (3)对损伤古木节点进行静载、低周往复加载试验,得到不同程度损伤木节点连接各部位的受力传力特征、M-θ滞回曲线、节点工作机制与耗能机理,拟合出损伤对木节点刚度退化、节点耗能的影响。 (4)对损伤木梁、木柱进行静载、低周往复加载试验,得到不同损伤程度下木构件的F-Δ滞回曲线、以及损伤木构件的破坏形态。进一步分析得到了木构件的骨架曲线、刚度退化曲线、等效黏滞阻尼曲线,拟合出损伤木对构件抗震性能的影响。 (5)对损伤木构架进行动力特性、低周往复加载试验,得到如何利用脉动法确定木构架损伤位置的方法、F-Δ滞回曲线、以及损伤木构架的结构响应、局部构件破坏形态,进一步分析了木构架的骨架曲线、刚度退化曲线、等效黏滞阻尼曲线,拟合出损伤构件对木构架抗震性能的影响。 (6)结合典型古木构建筑,对古木建筑抗震性能提升与修复保护方法进行了拓展研究,对古木建筑的损伤节点、构件、结构的局部更新、加固修复、整体复位纠偏,及其对结构抗震性能的影响,进行了理论研究。 课题研究成果可为保护损伤古建木构文化遗产、改善其抗震防灾性能,提供理论支撑。 2100433B