南方山区民居木结构榫卯节点抗震性能试验研究

为研究截面参数和节点形式对有穿销直榫节点抗震性能的影响,首先,以梁高、梁宽为研究参数,并与有穿销透榫节点作对比,共设计制作了4个足尺节点试件;然后,通过低周往复加载试验,研究不同参数下节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度和刚度退化及耗能能力等性能;最后,推导有穿销直榫节点的弯矩-转角理论公式,并与试验结果进行对比.研究结果表明:试件的主要破坏形态为柱内侧梁榫受拉边缘的顺纹拉裂破坏,伴随有柱内侧梁榫受压边缘的挤压变形和柱外侧梁榫的水平劈裂;节点的弯矩-转角滞回曲线呈捏缩效应明显的反Z形;在试验设计参数范围内,有穿销直榫节点的转动刚度和抗弯承载力随着梁截面高度和宽度的增大而增大,但是强度退化系数和等效黏滞阻尼系数的变化不明显;相比于有穿销透榫节点,有穿销直榫节点的正向抗弯承载力大62%,反向抗弯承载力大26%,且承载力下降更平缓,表明有穿销直榫节点具有更好的抗震性能;有穿销直榫节点理论公式所得结果与试验结果误差在9%内.

桐油处理对木材摩擦焊接界面的保护机理

木材摩擦焊接是一种不使用胶水或其他黏合剂连接木材或几个木材部件或人造板的新工艺。本文为提高木材摩擦焊接技术耐水性,以木荷榫和榉木块为研究对象,设置A到E组分别为:桐油蒸煮木榫10、20、30 min、桐油直接涂覆、无处理,F组先焊接后涂覆桐油。处理过的试件焊接后分别测量其在3种环境下的焊接干强度、湿强度和烘干强度,研究桐油处理对焊接界面性能和耐水性提高的机理。结果表明:A组的干强度与湿强度优于除F组的其他各组,说明桐油蒸煮能够有效提高焊接界面的性能。而F组3种抗拉强度均优于其他各组,其干强度、湿强度与烘干强度分别比E组高73.4%、5.3%、12.0%。FTIR、XRD、XPS分析揭示,焊接前进行短时间桐油蒸煮能够使桐油浸入预焊接表面,焊接过程中会减少半纤维素与纤维素的过度分解,促进焊接过程中木材组分的解聚、热解形成熔融物质,润滑了焊接界面表面的同时避免了焊接层过度碳化;而焊接后对试件进行桐油涂覆,一方面桐油能够在试件表面形成油膜,避免焊接表面在浸泡时渗入水分子,保护焊接界面,另一方面少量桐油会渗入焊接表面并与碳化后的木材组分混合,增大木荷榫和榉木块之间的摩擦力。

多种榫卯节点类型抗震性能数值模拟分析

传统木结构建筑越来越受到人们的喜爱,木结构建筑的需求量也在逐渐增加。在设计木结构建筑时,结构类型、节点类型等的选择是设计人员首要考虑的要素。为探究不同类型节点的抗震性能,本文通过ABAQUS有限元分析软件建立了燕尾榫节点模型,并进行数值模拟分析,明确了节点在受弯作用下的受力情况,并采用已有试验数据验证了该模型的准确性。在此基础上,采用相同方法建立了其它类型榫卯节点的模型。结果表明:直榫透榫型节点的抗弯承载能力较强,耗能能力较好,但刚度退化较严重;半榫型节点的抗弯承载能力较差,但刚度退化较弱;台阶型半榫节点的耗能能力最强,而直半榫节点较弱。

榫卯结构在拆装家具中的设计创新与实践

互联网经济下对实木家具提出了可拆装与平板包装的要求,限制了传统榫卯结构的应用,给榫卯结构的传承带来了很大的挑战。本文以传统榫卯结构为研究对象,分别从榫卯类型、连接方式、自锁类型、结合类型、拆装特点5个方面对传统拆装式榫卯结构进行整理与分析,并从传承与创新的角度,针对不同类型榫卯的特点,提出了古法传承、旧法新用、古今结合和融合创新四个可拆装榫卯结构家具创新设计方法,并进行了设计实践。为探索榫卯结构在现代可拆装家具中的设计与创新提供了方法与思路。

联结——传统木构建筑中榫卯的“语义”探析

拥有至少7000多年发展历史的榫卯是我国传统木构建筑自成一体、独树一帜的关键构件,在其漫长的发展历史过程中深受中国传统文化的影响,也逐渐成为凝聚传统文化的载体和解读建筑文化的符号。因此,文章从语义阅读的角度,通过分析传统木构建筑中榫卯构件的联结作用、方式、形态等,探析其建构中的思想、智慧及蕴含的深远传统文化语义,以期“见微知著”,更透彻地了解传统木构建筑的文化表征和建构特点。

黔东南地区民居暗销直榫节点力学性能研究

黔东南地区木结构建筑主要采用直榫榫卯连接,为研究暗销直榫节点力学性能,设计了节点并进行单向加载试验,通过试验得到不同类型直榫节点的弯矩-转角曲线与拔榫量曲线。对比试验结果分析了不同结构形式的直榫节点、不同的销钉形状与销钉位置对直榫节点性能的影响。以期为黔东南地区民居木结构榫卯节点工作机理、破坏形式研究提供基础。

木结构直透榫节点加固试验及有限元分析

为研究钢板阻尼器加固木结构直透榫节点的抗震性能,对加固前后的试件开展拟静力试验及数值模拟。结果表明:采用钢板阻尼器加固节点后,试件节点处应力明显降低,主要应力集中在钢板核心处,滞回曲线的捏缩效应明显降低,榫卯节点的承载力和刚度都得到有效提升;试验结果与模拟结果较为吻合。

竹集成材家具木圆榫接合强度的研究

以福建南平建瓯所产的毛竹片和低甲醛脲醛树脂胶黏剂加工而成的竹集成材为基材,采用正交试验法研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与板孔的配合过盈量对竹集成材家具木圆榫接合强度的影响。结果表明:木圆榫直径、木圆榫插入深度和木圆榫与榫孔配合过盈量3个因子对木圆榫接合强度均影响显著;增加木圆榫直径、提高木圆榫插入深度、适度加大木圆榫与榫孔配合的过盈量能显著提高木圆榫接合强度;综合考虑竹集成材家具木圆榫接合结构确定优化木圆榫接合强度因子为木圆榫直径10 mm,木圆榫插入深度19 mm,木圆榫与榫孔配合的过盈量+0.2 mm,这种木圆榫结构设计能使圆榫接合强度明显提高。

碳纤维布加固透榫木构架抗震性能试验

榫卯节点在地震中极易损坏,加固榫卯节点成为加固木结构建筑的关键。通过对3榀按照《中国古建筑木作营造技术》制作的透榫木构架,分别采用3种不同碳纤维(CFRP)布加固方案加固的构架进行水平低周反复加载试验,得到未加固构架和3种不同加固构架的破坏模式、拔榫量、P-Δ滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力等。通过试验研究表明:经CFRP布加固后,3种不同加固构架的CFRP布破坏程度不一样;拔榫值在加载后期较未加固构架明显减小;加固构架的承载力与刚度提高,其中双层分离式CFRP布加固提高的最多;节点的耗能能力稍有降低。3种CFRP布加固方法均取得了较好的加固效果,双层分离式加固效果最优。

榫卯的传承--从明式家具结构的工艺美到现代实木家具结构的技术美

明式家具代表了我国古代家具制造技术的顶峰,其精湛的技术、端庄大气的造型为后世提供了丰富的灵感来源;现代制造技术的进步,尤其是机械设备、材料的发展,使得现代实木家具有了强大的技术支持。笔者从明式家具榫卯精妙的构成形式、功能性与装饰性兼具的结构类型探讨了明式家具工艺美,并从现代实木家具结构形式的创新等探讨了现代榫卯的技术美。指出:就美的形式而言,现代榫卯结构的技术美既是对传统榫卯工艺的一种创新,也是对传统家具工艺美的一种传承;技术美与工艺美的相互融合是现代家具设计的一种趋势。

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。

灵泉村古建筑的灾害分析与维修加固建议

通过调研资料,分析了古建筑的一些破坏情况,主要是木框架,木屋盖和维护墙体的破坏情况,还分析了砖木结构建筑的风化问题,并针对一些具体的破坏情况提出了一些有建设性的加固对策。

基于拆装式结构的实木家具契合榫接合方式分析

笔者以实木家具中拆装式榫接合结构为研究对象,将榫接合形式分为整体式榫接合、插入式榫接合,并结合对相关结构案例的分析,将现行的拆装榫接合方法归纳为搭接式、插接式、自锁式、挤压式、拼接式、栓锁式6种形式。在此基础上提出榫卯现代化改良设计原则,以期为现代化家具设计与生产提供新的思路。

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.

梓木家具圆榫接合抗拉强度影响因素试验研究

以湖南所产的梓木和氯丁乙烯橡胶乳胶液加工而成的圆榫接合节点为试验基材,通过节点抗拉试验研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与榫孔的配合参数、两圆榫中心距对梓木家具木圆榫接合强度的影响。结果表明:木圆榫直径、木圆榫插入深度、和木圆榫与榫孔配合参数、两圆榫中心距4个因子对木圆榫接合强度均影响显著;综合考虑得出当梓木家具木圆榫接合采用木圆榫直径10mm,木圆榫插入深度为20mm,木圆榫与榫孔的配合的过盈量为0.2mm、两圆榫中心距为32mm时,节点接合强度最高。

含内嵌卯口耗能器的榫卯节点抗震性能试验研究

针对木结构榫卯节点抗震加固和性能提升的需求,提出采用内嵌卯口耗能器增强榫卯节点性能的技术,并制作了包括未增强、单层增强及双层增强的5组缩尺榫卯节点模型。通过开展抗震性能试验研究,对不同厚度、层数的卯口耗能器增强榫卯节点与未增强榫卯节点的抗震性能进行对比,分析了不同参数的卯口耗能器对榫卯节点抗震性能指标的影响。结果表明:内嵌卯口耗能器具有双向耗能、多点屈服、可设计性强等特点,可大幅提升榫卯节点的抗震性能,有效抑制节点的拔榫现象;耗能器增强节点相较于未增强节点,承载力有小幅提升,耗能能力有大幅提升,而初始刚度有50倍以上的大幅提升;耗能器的钢板厚度和层数是影响榫卯节点抗震性能的主要因素,且厚度对于耗能器加固榫卯节点力学性能的影响最大;与单层耗能器相比,双层耗能器对榫卯节点的加固性能更加卓越。

低质人工林木材家具关键连接部位接合方式研究

为了提高低质人工林木材家具关键连接部位接合强度,改善家具关键部位易松动、变形等质量缺陷。本文基于低质人工林木材材性,通过实验研究与实践经验相结合,对"T"型和"L"型部位的各种榫接合方式进行了研究分析。提出采用张紧木楔、多榫接合、胶黏剂强化以及局部补强等措施,优化现有接合方式,增强低质人工林木材家具关键连接部位的力学性能。

浅析榫结构的应用及优化方式

对榫在木家具、传统建筑和其他木制品的应用进行分析,在满足家具功能要求、减少用料量和不破坏产品的前提下,提出了用有限元来优化,并建议对其推广。

轻型定向秸秆板-榫卯连接木骨架剪力墙抗震性能试验研究

为了促进适合我国国情的轻型木结构发展,介绍了一种自主开发的轻型定向秸秆板-榫卯连接木骨架剪力墙,该剪力墙由墙体模块、顶梁板、底梁板三部分组成,墙体模块的木骨架间采用榫卯连接,面板采用定向秸秆板。通过12片分别由3个剪力墙模块组成的剪力墙的水平单向加载和低周反复加载试验研究,得到了剪力墙的破坏特征、抗剪强度、滞回性能、延性及耗能等性能指标,分析了洞口大小、洞口位置及竖向荷载对剪力墙抗震性能的影响以及剪力墙与单个墙体模块抗震性能的区别。结果表明:剪力墙的破坏主要是面板破坏及面板与钉的连接破坏,剪力墙的抗剪强度比墙体模块的要低约10%,滞回曲线呈明显的反S型并有明显滑移,等效粘滞阻尼系数约为0.13。