木结构榫卯节点抗震性能研究进展

榫卯节点具有典型的半刚性连接特性,榫卯节点的抗震特性则决定着整体结构的稳定性。文中从榫卯节点滞回曲线和拟合恢复力模型两个方面,对榫卯节点的性能研究现状进行了梳理。在榫卯节点滞回曲线方面,阐述了直榫和燕尾榫受力特点与破坏特征,并基于低周反复荷载试验得出滞回曲线总体呈“Z”字形,有明显“捏拢”效应。在拟合恢复力模型方面,归纳了榫卯节点在加载过程中的趋势,并介绍了四参数幂函数模型,此模型可以反应不同尺寸的榫卯连接下连接刚度的变化规律,能够更准确的反应构件在地震反应中的结构抗震性能。通过对榫卯节点性能的研究成果回顾,发现目前没有形成统一的榫卯节点抗震性能计算方法、对于残损榫卯节点无法实现100%还原等问题。

木结构装配式节点研究现状

结合国内外学者对木结构装配式节点的相关研究,对现代木结构建筑节点的初始刚度、极限承载力、破坏形态、节点延性和耗能能力等方面的研究成果加以总结.介绍了大跨度木结构装配式节点和木结构梁柱节点的研究现状,提出了目前木结构装配式节点在发展过程中亟待解决的问题,分析了将来木结构建筑的发展趋势.

基于压电传感技术的木结构连接节点损伤识别

针对木结构中常见的榫卯连接与螺栓连接节点,利用压电传感技术对其进行健康工况和损伤工况的数值模拟研究,其中榫卯连接考虑榫头的平动、转动、缺损工况,螺栓连接考虑预紧力松动工况;对压电片所接收到的信号进行以小波包分解,并以各频段信号能量的总和作为能量指标,对不同损伤工况进行定量评估,最后以螺栓连接为例进行实验验证。数值计算和实验结果均表明,压电片所接收到的信号能量随损伤程度的不断增加而减小,利用压电传感技术可以有效识别不同类型连接节点处不同程度的损伤,该结论可为工程实际提供参考。

木结构销连接的数值模拟

结构工程师在设计木结构时尤其应注意木结构连接节点的受力性能。文章研究了木结构销连接的力学性能,根据不同的屈服准则,应用MSC.Marc有限元软件建立了三种模型。经过比较,将Hoffman失效准则与Hill屈服准则相结合的模型,可以控制塑性屈服点和木材破坏进程,用来模拟销连接的力学性能是合适的。

长沙象山国际幼儿园装配式钢木混合结构关键问题研究

长沙象山国际幼儿园为湖南首座绿色装配式钢木混合结构示范项目,采用胶合木框架支撑-钢框架混合结构,位于结构中部的钢框架和两侧的胶合木框架支撑结构水平连接,协同受力。对其钢木混合结构、木楼板振动舒适度、中庭网壳和旋转坡道结构、木结构单元房、防火设计进行了研究。结果表明:钢木混合结构整体模型考虑木搁栅楼板实际平面内刚度后,抗侧刚度有明显降低,但考虑木结构节点刚度和木搁栅楼板平面内刚度更多是影响构件内力和节点内力;提出了木楼板人致振动舒适度控制指标,经计算,班级活动室大跨木楼盖舒适度满足要求;对中庭伞状网壳中心圆筒与坡道的连接、结构稳定性、旋转坡道悬挑端舒适度进行专项分析,保证了其安全适用;对木结构单元房和主体构成的叠箱-框架(支撑)结构进行大震非线性时程分析,连接满足大震弹性要求;采取建筑消防设计、结构防火设计、防火构造措施等方法保证了项目防火性能优于规范要求。

轻木钉节点恢复力模型研究及参数识别

以低周反复作用下轻型木结构钉连接节点的试验为依据,提出了一种7个参数的钉节点恢复力模型,考虑正负方向不同的捏缩点和滑移效应,采用贝叶斯方法识别模型参数.结果表明,贝叶斯参数识别的精度依赖于所采用的数据,识别得到的恢复力模型最有可能值和协方差矩阵可用于相同条件下钉节点的计算.利用识别的结果对其反应进行模拟,所得计算结果与试验值符合良好.文中提出的恢复力模型为钉节点分析提供了可参考的力学模型,将贝叶斯理论扩展应用到恢复力模型参数识别中,为轻型木结构非线性滞回分析的研究提供了一种新的方法.

拔榫状态下直榫节点滞回性能有限元分析

榫头部分拔出是现存古建筑木结构榫卯节点的典型残损类型之一,对榫卯节点的滞回性能及整体结构的抗震性能有很大影响。以易于发生拔榫的直榫节点为研究对象,通过分析其在拔榫状态和未拔榫状态下的荷载传递机制,发现两者的受力机理相同。基于此建立了未拔榫状态下直榫节点的有限元分析模型,其弯矩-转角滞回性能模拟结果与已有试验结果的对比分析表明,所建有限元模型可行。在此基础上,通过定义拔榫程度为0、1/10、2/10和3/10,分析了拔榫量对直榫节点滞回性能的影响规律。结果表明:随着榫头拔出量的增大,节点的承载能力降低,变形能力变弱,抗震性能也有着不同程度的退化。所建有限元模型及其分析结果能够为拔榫状态下单向直榫节点的抗震分析及其震后修复加固提供有利参考。

基于ANSYS的木桁架齿连接应力状态分析

通过有限元分析了木结构齿连接的工作特性,目前,齿连接的设计简化了接触表面的应力分布,而忽略了压杆与弦杆夹角α对接触面应力分布的影响。这样的假设,与现实不符,也不能客观地评估应力应变状况。因此采用数值模拟的方法以更客观地评估齿连接节点的工作性能,优化节点的几何形态。应用Ansys软件,模拟不同的夹角α,发现了压杆和弦杆在不同夹角α情况下,压杆端承面和剪力面应力分布的特点,同时接触表面的摩擦作用也影响弦杆的剪切强度,揭示了压杆与弦杆夹角α是接触面应力分布的决定因素。