古建筑木构件开裂机制、评估与加固研究进展

开裂作为古建筑木构件最常见的残损类型之一,影响木构件的长期服役性能,是古建筑稳定性与安全性评估的重要考查内容。本文从古建筑木构件开裂情况、原因、影响,评估方法及修复加固等方面,系统梳理古建筑木构件开裂残损相关研究成果。分析发现我国古建筑木构件开裂的主要原因为木材干缩与受力破坏,主要类型为纵向开裂,开裂可降低木构件力学性能,也可为其他不利因素作用于木构件提供条件。目前主要通过实际试验与数值模拟评估开裂对木构件性能的影响,利用金属材料、纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)与高分子树脂材料对开裂木构件进行修复加固。然而,由于古建筑的特殊性与木材变异性,仍需进一步探索木构件的不同尺度开裂机制,开发适用于古建筑开裂木构件的检测、评估与加固方法,建立科学系统性的古建筑保护体系。

国产胶合木柱生产碳排放量测算及碳减排研究

碳排放量是评估胶合木生产环境影响的重要指标,现有碳排放数据多引用国外和基于理想模型测算,难以真实反映我国当下生产条件碳排放水平。以赤松(Pinus densiflora)胶合木柱为研究对象,基于现场调研分析胶合木柱生产工艺过程的碳排放源,从辅料、能源两个方面建立碳排放边界模型和物料清单,计算产品碳排放量,并分析生产过程碳排放特征,从生产工艺角度提出减碳方式。结果表明:胶合木柱的碳排放量为330.16 kgCO_(2)e/m^(3);锯材生产阶段、胶合木及木柱制作阶段的碳排放量分别占总量的78.5%和21.5%;窑干、接长、施胶、搬运经优化后,可实现碳减排44.3%,优化效果显著。

华北地区古建筑木构件开裂类型与特征分析

木构件开裂是木结构古建筑中主要残损类型之一,影响古建筑安全性能。为研究古建筑木构件的开裂类型与特征,通过现场勘查对我国华北地区8处木结构古建筑的关键木构件开裂情况进行检测,获得古建筑木构件开裂残损的类型与形态、数量、尺寸等特征,并与自然干燥的现代材开裂情况进行比较,观察木材裂缝长时间的变化情况。研究结果表明:古建筑木构件开裂率约85%,裂缝按其形态与开裂原因可分为干缩裂缝与受力裂缝,干缩裂缝为主要类型;多数干缩裂缝开裂深度未至髓心,比例为78.16%;木构件干缩开裂特征受其形态影响,自然干燥现代材与古建筑木材开裂特征相同,达到平衡含水率后开裂特征基本不发生变化。

大跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖竖向振动性能试验研究

为研究齿板连接木桁架搁栅楼盖的人致振动响应,对12m跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖振动性能进行了足尺试验研究,分析了横撑和隔墙对木楼盖振动特性、楼盖刚度的影响,分析了单人步行荷载和自由落体冲击荷载作用下木楼盖的振动响应。结果表明:木楼盖前三阶振型符合预期,单跨木楼盖的基本自振频率在8Hz以下,低于连跨形式木楼盖的基本自振频率;安装横撑和设置隔墙都可以增加木楼盖的前三阶频率;在不同位置安装横撑均可提高木楼盖的刚度,减小木楼盖的静态挠度,均匀安装4排横撑可将楼盖中心静态挠度降低47.5%;不同方向步行荷载激励下木楼盖的振动响应略有不同,纵向行走而致的振动响应较大,横向较小,安装隔墙后木楼盖中心的振动响应能降低40%左右;木楼盖的纵向振动传递大于横向和斜向两个方向,安装隔墙有助于木楼盖振动的传递。

古建筑木构件修复加固用环氧树脂性能评价方法研究

环氧树脂是古建筑木构件修复加固的常用材料,为了科学合理地使用环氧树脂,基于多准则决策理论建立古建筑木构件修复加固用环氧树脂性能评价模型。参考古建筑木构件修复加固工程对环氧树脂的要求与相关标准确定环氧树脂的性能指标集合,采用熵权法与层次分析法分别得到各性能指标客观权重与主观权重,综合主客观权重对各性能指标赋权,使用优序法与逼近理想解排序法(technique for order preference similar to an ideal solution,TOPSIS法)结合各性能指标复合权重构建两种综合性能评价模型。通过验证试验对十组环氧树脂进行综合性能评价,结果表明复合加权TOPSIS综合性能评价模型更全面客观,更适用于古建筑木构件修复加固用环氧树脂,可作为选择和使用环氧树脂的参考方法。

穿斗式木结构榫卯节点加固的抗震性能研究

选取西南民居常见穿斗式木结构典型的直榫型边节点,采用穿木销和穿钢销加固方案,通过单调和低周往复加载足尺试验,对比加固方法对直榫边节点抗震性能的影响。结果表明:相比未加固节点,两种加固节点的破坏程度均有所降低,且有效抑制拔榫现象;穿木销和穿钢销加固节点的初始刚度分别提高了50%和75%,屈服弯矩分别提高了45%和73%,极限弯矩分别提高了27%和69%,耗能能力分别提高了200%和69%。两种方法均有效提高了穿斗式木结构直榫边节点的抗震性能。

环保防腐剂处理木材的耐腐性能研究

以马尾松为研究对象,分别采用铜唑和季铵铜(ACQ)两种环保型防腐剂处理木材,研究不同防腐剂对木材耐腐性能的影响。结果表明:两种防腐剂处理的木材耐腐等级为强耐腐,防腐效果显著;铜唑防腐剂浓度和成本较低,可推广应用于古建筑及传统民居木构件防护工程。

木工双摆角铣头C轴回转精度测试与分析

介绍了木工双摆角铣头的结构原理,借助激光干涉仪对双摆角铣头C轴回转定位精度和重复定位精度进行测试,并对测试结果进行误差分析。结果表明:木工双摆角铣头C轴回转精度基本符合技术要求,测试结果呈现一定的规律性,可通过控制系统进行误差补偿来进一步提高精度。

穿斗式木结构直榫边节点承载性能试验研究

以传统民居穿斗式木结构直榫边节点为研究对象,分析节点承载机制,并设计制作3套杉木结构直榫边节点足尺试件(对照组1套、扒钉加固1套、角钢加固1套),进行低周往复加载试验。研究结果表明:直榫边节点破坏模式主要表现为节点木材横纹压屈变形和节点拔榫,滞回曲线轮廓均呈反“Z”形状,且呈现较明显的捏缩现象。与未加固节点相比,加固节点的承载性能均有所提高;扒钉加固节点在扒钉脱落失效前提高了节点刚度、累积耗能及变形能力,角钢加固节点在穿枋断裂前显著提高了节点刚度、累积耗能及变形能力。

基于锤击法的木工双摆角铣头模态分析

根据多体系统理论与模态分析原理,综合考虑木工双摆角铣头的结构特点,确定采用试验模态分析方法,研究木工双摆角铣头的振动特性;提出运用PULSE多分析仪系统,采用锤击法对木工双摆角铣头整体结构进行试验测试分析;得出木工双摆角铣头前六阶模态对应的固有频率、阻尼比和结构模态振型,结果表明该木工双摆角铣头抗振性能满足木材加工要求。

穿斗式木构架抗侧性能参数计算方法对比

抗侧性能参数,包括水平抗侧承载力、初始抗侧刚度和延性系数等,是评价穿斗式木构架承受水平荷载(如地震和风荷载)能力的重要指标。以穿斗式木构架为研究对象,以单调加载试验的荷载-位移曲线为例,采用国内外4项标准的方法计算穿斗式木构架的抗侧性能参数,分析不同方法的适用性。GB/T 37745—2019中未给出屈服位移和延性系数的具体定义,仅计算水平抗侧承载力和初始抗侧刚度。结果表明,采用不同方法得到的水平抗侧承载力峰值相同、初始抗侧刚度结果接近,但延性系数存在较大差异。按GB/T 37745—2019方法计算的初始抗侧刚度较其他方法偏低,JGJ/T 101—2015和EN 12512:2005切线法计算的延性系数均大于4.0,按ASTM E 2126-11计算的延性系数为2.5。根据穿斗式木构架的受力特性和荷载-位移曲线的双线性段特征,JGJ/T 101—2015和EN 12512:2005切线法规定的计算方法适用于穿斗式木构架的抗侧性能参数的计算。

结构用锯材分等技术概述

本文主要介绍了结构用锯材的定义,概括了国内标准对结构用锯材等级的具体要求,包括目测分等要求和机械应力分等要求。对现有分等方法及原理进行了对比分析,最后总结了现有获得认证的分等设备。本文对涉及结构用锯材的优材优用和木结构设计的相关人员提供了参考。

穿斗式纵向木构架抗震性能试验研究

为了研究穿斗式木结构纵向木构架的抗震性能,并与横向木构架的抗震性能进行对比分析,依据黔东南地区穿斗式木结构的构造形式,设计并制作了单层两跨纵向木构架和横向木构架足尺模型,通过低周往复加载试验,研究了木构架模型的失效模式、滞回性能、刚度退化规律和延性等力学性能,基于骨架曲线特征提出了穿斗式木结构的双折线荷载-位移简化模型,从能量角度定量分析了纵向木构架的抗震机理。结果表明:纵向木构架的榫卯搭接节点在榫颈处发生断裂,为结构的薄弱环节;纵横向木构架均具有较好延性,但抗侧刚度较低,在水平荷载作用下易发生倾斜;柱脚抬升在穿斗式木结构抗震中发挥的作用较小,达到一定位移后,穿斗式木结构主要通过滞回耗能抵抗地震作用。

穿斗式木结构中节点的抗弯性能试验研究

以西南传统民居穿斗式木结构穿销中节点为研究对象,设计制作了2个足尺横向中节点和2个足尺纵向中节点模型试件,分别对两类节点进行单调加载和低周往复加载试验,得到两类节点的破坏模式、抗弯承载力、抗弯刚度、延性和耗能能力。结果表明:横向中节点主要在榫卯挤压区域发生嵌压塑性变形以及在木销受荷区域发生弯剪变形,纵向中节点易在榫颈位置发生折断破坏;横向中节点的初始刚度较纵向中节点高,横向中节点的抗弯承载力可达纵向中节点的2倍;横向中节点和纵向中节点的滞回曲线均表现出明显的捏拢和滑移现象,横向中节点的耗能能力较强;穿斗式木结构横向中节点和纵向中节点都具有良好的变形能力,横向中节点表现出较好的延性,但纵向中节点的延性很低;纵向中节点是穿斗式木结构中的薄弱节点,需要在穿斗式木结构的安全维护中重点关注。

西南传统民居性能研究进展与发展建议

西南传统民居是适应自然的产物,具有独特的建筑结构性能,也存在诸多待改进之处。作者从结构性能、保温隔热性能、隔声性能、防火性能等层面,分析了西南传统民居的问题,总结归纳了改善民居性能的研究进展及改进措施,提出了今后的研究重点,以促进西南传统民居能够适应现代化生活的需求。

结构材分等设备进料电机支撑结构的有限元分析

电机支撑结构作为结构材分等设备结构中支撑电机的关键部件,其可靠性直接关系到整机设备的稳定运行。利用Solidworks三维设计软件对进料电机支撑结构进行三维实体建模,然后通过软件间无缝连接功能将电机支架的三维模型导入到ANSYS Workbench中对其进行强度分析,并对电机支撑结构进行模态分析。根据分析结果,得出电机支架的应力及变形云图,找到最大受力点和最大变形处,并得到电机支撑结构的固有频率和振型,所得结论为防止共振和后续进行谐响应分析、瞬态动力学分析以及结构动力特性的优化设计提供了理论依据。

结构用木材多功能试验机加载系统的结构设计与分析

为解决大尺寸结构用木材力学性能检测问题,提出了一种新型力矩加载系统的设计方案。设计了由电机驱动,通过螺旋传动机构实现动态加载的装置,详细阐明了该加载系统的结构设计以及相关的理论校核计算,并对加载系统进行了动态试验,通过对试验结果分析,确定了加载系统的动态加载理想区域,证明该加载系统的结构设计是合理的,并验证了此加载方法的可行性。

基于虚拟正交试验的压气机叶轮轴-毂径向微动特性研究

用Pro/E建立压气机叶轮轴-毂三维模型,利用ANSYS软件采用子结构结合网格随移技术的分析方法,建立其有限元模型。采用虚拟正交试验方法对压气机叶轮轴-毂进行仿真,得出过盈量、摩擦系数、转速对最大单位摩擦功和平均摩擦功影响显著性次序及影响规律,得到最优组合。结果表明,模拟及正交试验优化结果准确、可靠,有效地降低了摩擦磨损程度,对实际装配过程具有一定的指导作用。

结构用集成材生产技术简述

随着木结构住宅的发展,建筑领域对于结构用集成材使用需求加大。为了更好地在建筑工程中使用结构用集成材,本文集中讲述了结构用集成材概念、分类及其生产技术,并对结构用集成材生产技术上的一些关键环节进行了简单剖析。

基于供应链的结构用集成材质量控制技术体系构建

本文通过对国内外结构用集成材市场现状分析,提出建立结构用集成材质量控制技术体系的必要性和急迫性。并给出基于供应链管理进行质量控制的结构用集成材产品质量控制技术体系框架。在对整个框架进行介绍的同时,也指出整个体系在构建、执行上应当考虑的关键环节。