榫卯灌浆钢管框架节点抗震性能试验研究

为探索建筑钢结构低能耗循环利用技术,研究方钢管柱-矩钢管梁采用榫卯连接、砂浆灌浆阻滑的钢框架节点的抗震性能。对榫卯灌浆节点及传统全焊接节点进行了低周往复荷载试验,对比分析其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、延性系数以及极限承载力,并建立有限元分析模型,与试验结果进行对比。研究表明:榫卯灌浆节点在弹性阶段的承载力与全焊接节点相当,但榫卯灌浆节点的极限承载力高于全焊接节点,塑性发展平台更长;榫卯灌浆节点的破坏方式为砂浆磨损挤碎,钢构件损伤小;摩擦耗能效果好,滞回曲线饱满,且震后砂浆易修复。

榫卯联结:民族互嵌式社区建设的传统文化根基

民族互嵌式社区建设是当前基层民族工作的重要组成部分。本文通过对历史上自发形成的北京市古北口河西村、西城区牛街社区和云南郑家庄进行调研和观察,认为民族互嵌式社区的自发形成受中华传统文化的影响,从社会结构和心理认同上与中华传统文化中榫卯结构的文化精髓有异曲同工的相似表达。“道法自然与天人合一”“和谐共存与互补共生”“中和思想与以柔克刚”“和而不同与守正创新”的理念成为各民族互嵌生活的认知和遵循。榫卯联结的传统文化思想,其核心在于各元素既独立存在,又相互支撑,形成稳定与和谐的整体。这一思想理念在河西村、牛街和郑家庄千百年的存续中得到了较为鲜明的体现,可以从经济生产互嵌、生活环境互嵌、乡村管理互嵌、文化交融互嵌、心理相依互嵌五个维度来梳理和实证。在新时代,民族互嵌式社区高质量发展的文化路径主要从文化内容维度、文化传播维度和文化创新维度展开,包括榫卯联结在内的中华优秀传统文化思想是建设和谐共生、充满活力的民族互嵌式社区的文化根基。

榫卯结构在毕业创作《羽化》中的运用

榫卯结构,是在使用木材料进行艺术作品创作所使用的一种拼接技术,从而能解决木材料在体量上的局限性,又能将木材料进行拼接构成艺术作品。榫卯技术独特的构成感能满足该类型艺术创作者对于作品更多的审美需求,在不同的艺术创作者手中,榫卯的使用方式的不同也会对作品产生不同的艺术语言,达到不同的艺术效果和情感,是对于木材料的特性的挖掘与开发,从而成为木材料艺术创作者对作品思想观念情绪表达上的表现和达到所需视觉艺术效果的技术手段。

考虑榫卯松动的古建筑木结构地震响应分析

通过缩尺比为1∶3.52的完好古建筑木结构当心间模型振动台试验,得到了完好古建筑木结构模型的破坏模式、加速度时程曲线及相对位移时程曲线。在验证完好结构有限元模型正确性的基础上,建立了考虑榫卯松动的残损古建筑木结构有限元模型,通过对残损古建筑木结构模型在地震作用下的模态分析和动力响应分析,探讨了榫卯松动对古建筑木结构动力特性和动力响应的影响。结果表明:榫卯松动的古建筑木结构自振频率较完好结构的低,且随榫卯连接残损程度的增大,模型自振频率显著降低;残损结构柱脚加速度响应和位移响应、柱架加速度响应及模型结构基底剪力较完好结构的小,柱架位移响应较完好结构的大,且随榫卯连接残损程度的增大,柱脚加速度响应和位移响应、柱架加速度响应及模型结构基底剪力明显变小,柱架位移响应显著变大。随PGA的增大,残损结构模型累积耗能不断变大;随榫卯连接残损程度的增大,模型各结构层的累积耗能先逐渐增大,当松动量超过一定值后,其累积耗能不断减小。

UHPC和预制榫卯混合连接装配式RC桥墩拟静力试验

为研究现浇超高性能混凝土(UHPC)和预制榫卯混合连接构造对装配式钢筋混凝土(RC)桥墩抗震性能的影响,以某实桥为背景,按缩尺比1∶5、轴压比0.1设计、制作了4个桥墩试件(ZT-1试件为整体现浇;CFST-1试件为钢管混凝土榫卯和灌浆套筒混合连接;UT-1试件和UT-2试件为现浇UHPC和预制榫卯混合连接,UHPC湿接缝分别位于墩底及距离墩底200 mm处)。通过桥墩试件的拟静力试验,分析各试件的破坏模式,并对比各试件的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力及刚度退化等参数。结果表明:4个试件均为压弯破坏,ZT-1试件和UT-2试件的塑性铰位于墩底,CFST-1试件和UT-1试件发生了塑性铰上移的现象;与ZT-1试件相比,UT-1试件和UT-2试件的峰值荷载分别提高了3.52%和7.09%,位移延性系数分别提高了2.22%和4.60%;与CFST-1试件相比,UT-1试件和UT-2试件的峰值荷载均小于CFST-1试件,但UT-1试件和UT-2试件的位移延性系数分别提高了18.38%和21.14%;UT-2试件的整体耗能能力优于UT-1试件;UT-1试件和UT-2试件的承载能力下降较为缓慢,且变形能力较强,说明现浇UHPC和预制榫卯混合连接的装配式RC桥墩具有较好的抗震性能。

中国传统榫卯结构在现代家具设计中的创新应用研究

中国传统榫卯在现代家具设计中,具有连接与传力的效用,还可起到极佳的装饰效果和其他构件结合应用,可完善家具的结构性能。随着社会的不断发展,各种新材料与新工艺层出不穷,榫卯的制作材料除了传统材料外,还引入了塑料、金属等新材料,组合形式与功能也日渐丰富,在家具设计中可发挥更显著的作用。本文主要对中国传统榫卯结构的特征进行探讨,并结合新时代的特性提出其在现代家具设计中创新应用策略,以供参考。

现浇外墙保温一体板施工技术的设计和优化

文章分析了现浇混凝土外墙保温一体板传统施工方法的不足,结合内隔墙安装方法,通过深化排版、集中精准加工、榫接、双向U形卡件连接等方法,对现浇混凝土外墙保温一体板传统施工技术进行了优化和创新,有效解决了施工中质量偏差大、后续外墙装修成本高的问题,可为相关人员提供参考。

榫卯结构破坏特征及其抗拉强度的试验

试验研究了马尾松Pinus massoniana木材榫卯结构拉伸试验的破坏特征及干、湿2种初始含水率状态下的抗拉伸强度随含水率变化的情况.结果表明榫卯接合构件的强度-行程曲线是一条峰、谷值不断下降的锯齿状曲线,分析认为榫卯结构的拉伸破坏过程是一个静磨擦与动磨擦交替变化的过程;高含水率马尾松材制作的榫卯结构随着含水率进一步下降,抗拉强度下降非常明显,而低含水率马尾松材制作的榫卯结构随着含水率升高,抗拉强度会增加.因此,用于制作木制品的木材需将含水率干燥到当地气候的平衡含水率以下,以保证木制品结构的稳定性;增加榫头与榫眼的过盈量实现紧配合有助于提高榫卯结构的接合强度.

木结构半刚性结点的数值模拟

榫、卯单元的部位既不是刚结点,也不是铰结点,而是具有半刚性节点性质的单元.为了准确地逼近这种半刚性的榫卯连接刚度,本文总结了木结构半刚性单元研究进展,建立了便于分析计算的榫、卯有限元模型,利用MSC有限元分析软件得到数值计算结果与十字形试验结果模型相比对,采用响应面方法和优化迭代方法得到榫、卯半刚性单元的参数值.该分析方法和结果可应用于大型木结构整体分析中.

糙木家具中的榫接合结构设计

糙木家具活泼婉转的形态特点以及多样的结构形式,决定了糙木家具的榫卯接合形式是非传统的精密接合。本文指出了糙木家具榫卯配合的三种形式,归纳了糙木家具方形截面构件与圆形截面构件榫接合的四种基本形式以及两种圆形构件间的榫接合形式,用以指导糙木家具榫结构设计,为相关厂家制作糙木产品提供技术支撑。

明式家具榫卯结构的参数化设计系统构建与应用

为了实现榫卯结构明式家具现代化生产,在研究榫卯结构的基础上,提出了榫卯结构的参数化设计方法,并在Solidworks平台上,采用VB作为开发工具,研发了集成榫卯标准构件参数化设计和特征建模为一体的设计系统,并通过明式家具产品的设计,证明该方法的可行性与合理性。

榫卯连接的古木结构动力分析

以宁波保国寺大殿为例 ,应用有限元理论对榫卯结构和大殿整体进行分析 ,得到典型榫卯连接刚度以及大殿的固有频率、振型以及Elcentro地震波作用下的位移响应曲线 .文中提供的方法和结论 ,可供古建筑保护工作者在进行类似结构分析中借鉴 .

考虑节点刚度影响的典型广府木祠堂安全性分析

本文在考虑榫卯连接的半刚特性的基础上,对广府地区典型木祠堂进行整体结构安全性分析.具体工作包括,建立ABAQUS实体有限元模型,采用HILL木材本构模型,对广府木祠堂的典型榫卯连接节点进行弹塑性分析,获取节点刚度数值;建立SAP2000整体分析模型,考虑节点刚度的影响,对结构进行劣化分析.研究结果表明:实体有限元分析可定量地获得节点的M-θ骨架曲线,并将其拟合为三折线用于结构整体分析;节点刚度对整体结构的应力比及位移有较大影响;无劣化的古木建筑结构中的各杆件应力比均较低,但随着杆件的劣化,其安全度呈现出较明显的下降趋势;杆件单独劣化时,柱子劣化引起的应力比增大较梁为明显;所有杆件同时劣化时,边跨梁应力比最大.上述研究成果将为广府木结构的安全性评估提供依据,为修缮工程实践提供理论基础.

不同构造的榫卯接缝直剪性能试验研究

通过对3个不同榫卯构造的试件开展直剪试验,研究了榫卯构造对接缝受力性能的影响。结果表明,榫卯接缝构造合理,整体性良好;水平连接钢筋伸入榫卯接缝凹槽内长度为10倍钢筋直径时,在试件达到峰值荷载前水平连接钢筋受拉屈服,未出现滑移或锚固失效迹象;榫卯构造对榫卯接缝受力性能影响显著,增大纵向孔洞截面可提高开裂荷载、开裂位移和峰值位移,但降低了接缝刚度;当榫卯接缝纵向孔洞内侧与横向凹槽底部在同一平面时,增大纵向孔洞截面对承载力影响较小。

不同榫卯板构造的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

对1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个装配整体式剪力墙剪力墙试件进行拟静力试验,研究剪跨比为1.5的装配整体式剪力墙的抗震性能以及榫卯板构造对榫卯接缝的连接性能的影响。结果表明:榫卯接缝整体性良好,接缝开裂时试件位移角远大于1/1000;装配整体式剪力墙的破坏区域主要集中在榫卯接缝处,峰值荷载时墙体根部混凝土基本完好,承载力低于现浇钢筋混凝土剪力墙,但刚度退化速率小于现浇钢筋混凝土剪力墙,变形能力、累计耗能大于现浇钢筋混凝土剪力墙,峰值荷载后装配整体式剪力墙进入墙柱组合体受力阶段,承载力下降减缓,位移角达到1/25时仍保持水平和竖向承载力;榫卯板横向凹槽底部与竖向孔洞内侧是否平齐对墙体承载力基本没有影响,但平齐构造可延缓榫卯接缝破坏,有助于提高墙体的刚度和耗能能力。

木结构梁柱间榫卯连接节点性能研究进展

为了促进传统营造技术在现代木结构中的传承应用与创新发展,梳理木结构梁柱间榫卯连接节点、榫卯连接木构架的力学性能及榫卯节点加固方法的研究现状,分析现有研究存在的问题,结合现代工程木产品及加工技术的发展现状,提出梁柱间榫卯连接节点在现代木结构中的应用前景及研究方向。

非胶合条件下松木直角榫卯接合的抗拉力

通过拉伸试验研究了非胶合状态下,木材直角榫卯构件配合间隙、榫头长度和榫卯纹理方向等参数,对榫卯连接节点抗拉力的影响。结果表明:木材直角榫卯构件在拉伸过程中的抗拉力-行程曲线可分为2段,即快速线性上升和近似直线缓慢下降段;在一定范围内,构件抗拉力随着过盈配合公差的增加、榫头长度的延长而提高;同等条件下,榫卯纹理方向一致时的抗拉力要高于榫卯纹理方向直交时。

传统榫卯节点木框架抗震加固方法的试验研究

为增强传统木结构的抗震性能,研发了竹支撑加固、单向钢拉杆耗能支撑加固和角钢加固三种加固方法。通过包括对比木框架试件和加固木框架试件在内的4榀足尺榫卯节点木框架试件的低周反复试验,研究了加固前后榫卯节点木框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能性能与榫卯节点的弯矩-转角关系。试验结果表明,三种加固方法均能不同程度提高榫卯节点木框架的侧向承载能力,并且具有良好的耗能能力。在合理设计基础上,提出的加固方法与施工工艺可为传统木结构的抗震加固提供有效的技术支撑。

复合榫卯节点连接特性拟静力试验研究

实际工程中的榫卯节点往往形式复杂,由多种不同榫卯连接形式组合而成,称这类节点为复合榫卯节点,目前复合榫卯节点的连接特性尚不明确.基于沈阳故宫文溯阁古建筑,以影响该建筑力学特性和抗震性能的一个重要的复合榫卯节点作为试验对象,进行拟静力试验研究,分析讨论了该节点的受力变形特征及其破坏形式.得到了相应的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、特征参数和恢复力模型.试验结果表明复合榫卯节点拥有良好的变形性能,破坏形式为榫头脱出量超过规范要求导致的破坏,弯矩-转角滞回曲线呈Z字形,验证了复合榫卯节点的半刚性能.所得到的恢复力模型可以为文溯阁古建筑的有限元分析提供必要的理论依据,也可为同类型木结构古建筑的保护和修复提供可靠的试验基础.

古建筑木构架抗震性能试验

为保护古建筑,采用低周反复加载试验方法,以故宫太和殿某开间梁柱尺寸为原型,制作了3组1:8的缩尺比例的4梁4柱模型,考虑榫卯节点形式为燕尾榫,进行了低周反复加载试验,研究了古建筑木构架的抗震性能,获得了构架的P-Δ曲线,分析了构架的骨架曲线、耗能能力、刚度退化及变形能力,归纳了构架恢复力拟合曲线计算公式。结果表明:古建筑木构架的P-Δ滞回曲线为Z形,具有明显的捏拢特性;随着构架侧移增大,其侧移刚度降低,耗能能力趋于稳定;另一方面,构架具有良好的变形能力。