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明清木构楼阁构架演替中拼柱榫卯及受力机制研究结题摘要

2022/07/16207 作者:佚名
导读:本研究课题针对中国建筑遗产中的一类,明清楼阁进行研究。主要对象为该类型楼阁的拼接柱节点。 主要研究内容包括如下三个方面: 第一, 节点形式的调研 第二, 节点的侧向刚度,加固方式和破坏模式分析 第三, 基于拼柱节点的楼阁侧向刚度研究 基于上述研究内容,共获得如下个方面的成果: 第一, 楼阁发展历史脉络梳理和整理,归类整理了传统木构楼阁结构演化的基本脉络,并指出了明清楼阁结构发展的必然性 第二, 明

本研究课题针对中国建筑遗产中的一类,明清楼阁进行研究。主要对象为该类型楼阁的拼接柱节点。 主要研究内容包括如下三个方面: 第一, 节点形式的调研 第二, 节点的侧向刚度,加固方式和破坏模式分析 第三, 基于拼柱节点的楼阁侧向刚度研究 基于上述研究内容,共获得如下个方面的成果: 第一, 楼阁发展历史脉络梳理和整理,归类整理了传统木构楼阁结构演化的基本脉络,并指出了明清楼阁结构发展的必然性 第二, 明清楼阁调研,共调查研究了11处建筑遗产,均为国家级文保单位,此外拍照记录20余处。明确了部分建筑内拼柱节点的存在、位置和形式 第三, 拼柱榫卯节点的超声波无损检测,通过对36个拼柱试件的超声波检测,明确了一套切实可行的拼柱节点测量方法 第四, 拼柱节点的试验分析,第一次针对6个杉木材试件,第二次针对96个松木材构件,进行了水平侧推力下的单节点低周往复试验,获得了各类节点的侧向刚度数据,大约在0.16-0.3kN/mm左右,极限承载力为10-20kN(200mm直径),明显低于连续柱刚度。 第五, 完成了可适用于木材复杂应力下的Vumat分析材料模型,并应用于配套有限元中,与试验数据一定程度上吻合,提供了试验分析外的手段 第六, 通过实验和有限元分析软件,比对性分析和研究了拼柱节点的加固方法,指出传统的包镶柱铁件作法约可提高节点极限承载力一倍,并明确,同样直径下,包镶柱刚度大于非包镶作法20%以上。 第七, 分析了基于拼柱节点的楼阁在侧向力作用下的内力分布和变形,指出节点高于楼板1米的拼接位置使得该节点承担荷载大大降低,是传统明清楼阁建筑中该节点普遍存在的内因。通过比较该节点和同尺度下梁柱节点刚度,指出其虽然明显低于连续柱,但大于梁柱节点,加上其有利位置,在楼阁侧向力计算中,和连续柱差别不大,因此没有必要进一步使用高强材料如碳纤维包裹的加固方式。 上述结论,对于认知传统木结构有重要的补充意义,同时对保护重要的文化遗产,提高修复时的工艺水平也有积极作用

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