中国古建筑木结构铺作层与柱架抗震试验研究

通过对按照《营造法式》制作的枓栱的缩尺腜徒械ザ洹⑺湫ぷ鳌⑺亩湫ぷ鞯乃降椭芊锤春?载试验研究,得到了铺作层侧向刚度和强度退化规律、变形及耗能性能,建立了恢复力模型。通过对按照《营造法式》制作的透榫和燕尾榫木构架模型及碳纤维布(CFRP)加固燕尾榫节点木构架模型的水平低周反复荷载试验研究,得到了透榫节点、燕尾榫节点及CFRP加固燕尾榫节点的滞回曲线、骨架曲线、节点半刚性连接特性和刚度退化规律及恢复力模型。试验表明枓栱侧向刚度大本身变形小,其耗能特性以水平滑移隔振为主。木构架具有非常好的变形能力,透榫的连接强度和节点刚度比燕尾榫的大。破坏的燕尾榫节点经CFRP加固后的构架刚度比未加固燕尾榫构架大,但强度较未加固燕尾榫构架小。研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础。

古建筑木结构直榫和燕尾榫节点试验研究

通过对典型透榫和燕尾榫榫卯连接的模型低周反复荷载试验,研究了榫卯半刚性连接特性和刚度退化规律。试验得出榫卯连接的弯矩-转角滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了弯矩—转角的关系方程和榫卯连接节点恢复力模型,由试验结果给出了两种榫卯连接刚度的非线性变化。研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础。

碳纤维布加固古建筑木结构模型振动台试验研究

主要对按照宋代《营造法式》构造要求制作的古建筑木结构实体加固模型进行模拟振动台试验。选用三条地震波分别对结构模型的柱根、柱头、铺作、乳栿的位移、加速度响应、地震剪力以及榫卯节点的内力进行定量研究,并对结构的破坏形态、动力特性、扭转效应进行定性分析。研究结果表明:柱础的摩擦滑移、半刚性榫卯节点的转动以及枓栱铺作层的滑移使得结构模型地震响应大幅度减小,满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设计要求;结构模型最大剪力沿高度的分布出现在柱架层或柱础层,并非一定出现在结构的柱础最低层;得出榫卯节点不同工况下的转动弯矩最大值;由于高振型的参与以及质量和刚度不均匀分布,结构模型在400Gal后出现明显的扭转。

中国木结构古建筑的概念设计思想

依据现有的工程设计及抗震理念,对木结构古建筑中所蕴含的概念设计思想进行了分析.结果表明:结构的平面布局具有规则性、对称性及均匀性,可减小因体型不规则而产生的不利扭转效应;竖向结构布置对高宽比做了限制,使结构具有良好的抗倾覆性;柱与础石的平置浮搁式连接、铺作层的设置以及节点的榫卯连接方式共同构成了一个具有多重隔震、减震结构层次的木构架结构体系;柱架系统中柱列生起、侧脚的构造作法以及柱间斜撑的设置,提高了结构的整体性、稳定性和抗震能力;抬梁式屋架系统为"替力梁架",在相同荷载、相同跨度情况下可大大减小截面尺寸,是对结构受力及选材的综合考虑.

附设粘滞阻尼器的混凝土仿古建筑梁-柱节点恢复力模型试验研究

为了研究附设粘滞阻尼器的混凝土仿古建筑梁柱节点的恢复力模型,设计制作了4个试件,进行了快速动力加载试验,对试件的受力过程和破坏形态进行观察和记录。基于对试件在受力过程中表现出的典型特征的研究,并考虑加载动力效应,提出了试验试件的四折线骨架曲线模型及恢复力模型,并将其与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:试件的从开始加载到最终发生破坏可分成开裂、屈服、极限、破坏4个阶段。试件从屈服阶段开始,随着加载的进行产生了明显的加载和卸载刚度退化及卸载残余变形;提出了四折线骨架曲线模型,其结果与试验结果的骨架曲线吻合度较高;并采用所提出的四折线恢复力模型计算得到了滞回曲线,将其变化趋势与试验滞回曲线的进行对比可以发现二者具有较高相似度,该模型可以较好地描述附设粘滞阻尼器的混凝土仿古建筑梁柱节点的滞回性能。

古建木构枓栱侧向刚度的试验研究

通过对典型枓栱的模型的低周反复荷载试验,研究了枓栱侧向刚度的退化规律。试验得出枓栱的力-位移滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了力-位移的关系方程和枓栱恢复力模型。由实验结果给出枓栱侧向刚度的线性强化性能。研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论。

损伤型钢混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

为研究损伤型钢混凝土(SRC)异形柱框架的抗震性能,对1榀两跨三层的框架模型进行拟动力试验,分析该结构在水平地震作用下的动力响应、滞回特性、刚度等性能。结果表明:损伤SRC异形柱框架再次遭受地震作用时,首先从损伤严重的部位开始破坏;滞回曲线较为饱满,具有一定的承载能力、耗能能力和抗倒塌能力;刚度较小,当地震作用不大时层间变形较大。损伤指标不大于0.8的SRC异形柱框架,能够承受8度基本烈度的地震作用而不发生倒塌。研究可为SRC异形柱框架的工程应用提供参考。

碳纤维布与木材界面粘结性能的数值模拟

随着碳纤维布在木结构古建筑加固领域的广泛应用,明确碳纤维布与木材之间的界面粘结力学性能是进行加固的前提和基础.主要结合碳纤维布-木材的单剪试验,对5个粘贴碳纤维布的试验木块采用AN-SYS有限元软件进行了非线性数值模拟,研究了碳纤维布粘结长度及宽度变化对极限粘结荷载的影响,分析了碳纤维布的应变分布规律以及界面粘结剪应力的分布特点和传递过程,并给出了试验值和计算值的误差分析.计算结果表明,采用的模拟界面粘结性能的有限元方法具有可行性.

附设黏滞阻尼器超高层结构的减震效果分析

以实际工程为背景建立了附设黏滞阻尼器的框架核心筒结构弹塑性模型.为研究不同地震峰值加速度对黏滞阻尼器耗能效率的影响以及结构减震效率的变化规律,采用7条地震波调整其峰值加速度进行弹塑性动力时程分析.主要讨论了结构的楼层剪力、倾覆力矩、层间位移角、以及结构各部分耗能随地震峰值加速度提高的变化规律.结果表明:多遇地震下结构响应的减幅最大,随着地震强度的提高结构响应的减幅逐渐降低;阻尼器耗能随地震作用的增加呈线性增长,但阻尼器耗能与地震输入能量的比值在不断降低,导致结构减震效果下降;地震作用下,黏滞阻尼器为结构提供耗能,减小了结构自身的塑性耗能,对结构起到了保护作用.

古建木构枓栱侧向刚度的试验研究(英文)

通过对典型枓栱的腜偷牡椭芊锤春稍厥匝?研究了枓栱侧向刚度的退化规律.试验得出枓栱的力-位移滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了力-位移的关系方程和枓栱恢复力腜?由试验结果给出枓栱侧向刚度的线性变化.通过试验得出以下主要结论:枓栱以水平滑移变形为主,并通过摩擦滑移起到耗能、隔振的效果;枓栱的滞回曲线呈平行四边形,形状饱满外包络面积大,说明枓栱具有良好的滞回耗能特性;枓栱的力学腜?属于线性强化弹塑性模型.恢复力模型反应了枓栱恢复力特性及刚度变化规律,适应于同类木结构的静力传递和结构动力分析计算研究.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础.

空间SRT混合仿真试验方法的精度和稳定性分析

SRT混合仿真试验方法是在子结构混合仿真试验基础上进一步发展而来的一种新型抗震试验方法.介绍了SRT混合仿真试验方法的系统组成及原理,并以一个单层钢结构为原型,进行了空间SRT混合仿真试验.得到了不同工况下该结构各部位的时程曲线,通过试验数据的对比对试验精度和稳定性进行了系统的分析.结果表明作动器动态性能调试技术、实时补偿技术和地震激励的大小对加载的精度及稳定性有较大的影响.

附设粘滞阻尼器的传统风格建筑钢结构双梁-柱节点动力试验研究

将减震技术应用到传统风格建筑钢结构中,在梁-柱节点位置以粘滞阻尼器替代“雀替”。设计了三个传统风格建筑钢结构双梁-柱节点,包括两个附设粘滞阻尼器的节点试件和一个无阻尼器的对比节点试件,模型比例均为1∶2.6。通过周期性动力加载试验研究了滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:附设粘滞阻尼器的传统风格建筑钢结构节点试件的滞回曲线更加饱满,耗能能力优于无阻尼器的对比节点试件,峰值荷载相比提高了34%~46%;各节点试件的位移延性系数介于1.79~1.96,表明附设粘滞阻尼器对节点试件位移延性系数的影响较小;有控节点的等效粘滞阻尼系数是无控节点的1.1~1.5倍,说明设置于梁-柱节点处的粘滞阻尼器发挥了良好的抗震性能。

不同松动程度下古木结构不对称榫卯节点滞回特性及破坏评估试验研究

为掌握古建筑木结构残损榫卯节点地震作用下的耗能能力,以便对震后其破坏程度做出合理评估,制作了缩尺比为1∶3.2的6个不对称榫卯节点,包括1连接个完好节点和5个有不同松动程度的节点;对其施加低周反复荷载,获得了其荷载-位移滞回曲线,并观察了试验过程中各节点的破坏过程及破坏现象,分析了不同松动程度下不对称榫卯节点的滞回特性。结果表明:随着松动程度的增加,不对称榫卯节点的捏拢更明显,滑移量更大;滞回曲线包围的面积减小,说明节点松动程度对不对称榫卯节点耗能能力有较大影响。基于不同松动程度下不对称榫卯节点低周反复荷载试验结果计算其抵抗破坏潜能,建立了基于潜能系数的残损节点破坏评估等级划分模型,所得各松动试件的破坏系数能较好地反映不同松动程度下的破坏状态及残损程度。

传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点动力循环荷载试验研究

通过采用快速动力加载方式,对2个传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点进行试验研究,获得了该类型节点的恢复力特征曲线、骨架曲线等抗震性能指标及加载全过程破坏特征。研究结果表明:采用钢-混凝土组合结构的传统风格建筑具有优良的抗震性能;相对比单梁-柱节点,双梁-柱节点的承载力刚度较高,滞回曲线更饱满,但其延性性能略低于单梁-柱节点;位于外围檐柱的双梁-柱构造形式具有与圈梁相类似的可加强结构整体性能的作用。研究结果可为传统风格建筑在实际工程中的应用提供有益的参考。

古建木构铺作层侧向刚度的试验研究

通过对单铺作、两铺作、四铺作模型的低周反复荷载试验,研究了枓栱侧向刚度的退化规律。试验得出了单铺作、两铺作、四铺作的力-位移滞回曲线及骨架曲线。通过试验可以看出铺作层的变形是以水平滑移为主。摩擦滑移具有耗能、隔振作用,这也是古建筑木结构有着良好的抗震性能的重要因素。试验模型的滞回曲线呈平行四边形,滞回面积饱满。这说明铺作层具有良好的滞回耗能特性。铺作层的力学模型属于线性强化弹塑性模型。根据试验得出的恢复力模型反应了铺作层的恢复力特性及刚度变化规律,适应于同类木结构的静力传递和结构动力分析计算研究。

基于摇摆柱原理的古建筑木结构柱架抗侧分析及试验验证

古建筑木结构柱架的抗侧能力对整体结构的抗震性能有着重要的影响。通过对柱架受力机理进行分析,得出在水平反复荷载作用下柱架的受力变形以侧移为主,类似于"摇摆柱";柱摇摆产生的埋置嵌入作用是柱架产生抵抗弯矩的根本原因;基于"摇摆柱"原理,并结合试验提出水平反复荷载作用下古建筑木结构柱架抗侧弯矩的理论计算公式,其计算结果与试验结果吻合良好;将试验与理论计算得出的M-θ骨架曲线进行拟合,分别得出了三组柱架的抗侧刚度公式。