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瓜柱柱脚直榫节点受弯力学模型研究

2015-04-17陈春超邱洪兴包轶楠

湖南大学学报·自然科学版 2015年3期

陈春超 邱洪兴 包轶楠

摘要:为了研究古木结构中瓜柱柱脚直榫节点的受弯性能,设计了3个不同尺寸的缩尺试件模型.通过单调加载试验,获得了节点的弯矩转角关系以及最终破坏形态.运用大型有限元分析软件,采用实体单元对节点的受弯性能进行数值模拟.结合试验研究和数值模拟结果,在一定简化假定的基础上建立了节点受弯时的简化力学模型.研究结果表明:瓜柱柱脚直榫节点的主要破坏类型为脱榫破坏;受弯时节点的抵抗力矩主要由柱顶轴压力对转动点来合成;节点的弯矩转角曲线可以简化为带下降段的双折线模型.

关键词:木结构;卯节点;受弯性能;弯矩转角关系;力学模型

中图分类号:TU366.2 文献标识码:A

榫卯节点是古木结构的关键部位,其受力状态也极为复杂.榫卯节点的构造决定了其承载力低于试件承载力,是结构中的薄弱部位.历次震害\[1\]也表明,木构架的破坏多发生在榫卯连接处.由于榫卯节点为半刚性节点,其弯矩转角关系是进行整体结构分析的基础.因此从榫卯节点的受弯性能入手,对古木结构进行研究具有重要意义.

乐志\[2\]结合现代结构理论和试验研究建立了馒头榫、管脚榫与尺寸、材性、缝隙等参数相关的受弯承载力理论公式.姚侃等\[3\]通过力学分析和低周反复荷载试验,拟合出了燕尾榫节点弯矩转角的三折线恢复力模型.李琪\[4\]对透榫、半榫、燕尾榫进行了静力分析,针对各种可能出……

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