“丈八八”形制影响下的大木构架尺度表达——以木格倒苗寨及土家大寨传统民居为例

川渝地区苗族、土家族木构技术中传承因袭的“丈八八”形制,是将“八”为尾数的数字运用于传统建筑尺寸设计的地方营造习俗。这种以简明易记的尺寸数字把握建筑空间尺度的营造习俗,是地方传统建筑营造技术的经验积累和智慧总结,也是传统建筑模数制度的发展延续和重要呈现。本文以叙永木格倒苗寨及秀山土家大寨传统民居为例,通过详实的实地调研和匠师访谈,探究“丈八八”形制在传统大木技术中的具体表达机制,分析不同地域间“丈八八”形制的关联和差异,并借此阐释川渝苗族、土家族传统建筑营造的一些重要规律和特征。

黏弹性阻尼器加固穿斗式平面外木排架的抗震性能

为研究穿斗式木结构的抗震性能及其加固方法,选取杉木和松木两种木材,设计并制作四榀穿斗式木结构平面外框架,采用黏弹性阻尼器加固试件,对加固和未加固的木框架分别进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果.研究结果表明:加固后木排架滞回曲线的滑移和捏缩现象大幅减轻,滞回环面积增大,等效黏滞阻尼比增加,耗能能力增强,杉木和松木排架耗能能力分别提高83.31%和286.34%;加固后试件的骨架曲线斜率和极限承载力均得到大幅提升,斜率大致随加载幅值增大而增大,极限承载力杉木排架最大提升218.32%,松木排架最大提升458.89%;加固后木结构框架的刚度储备增高,初始刚度杉木试件提升46.9%,松木试件提升264.1%;杉木试件在安装阻尼器后节点的残余拔榫量减少15.06 mm,松木试件减少31.96 mm.

澜沧江中游少数民族木构架民居的基因多样性调查

澜沧江中游流域地处三江并流地区与藏彝走廊腹地,具有突出的文化多样性,分布着大量的传统民居与聚落。文章以该地区分布使用最广泛、最具代表性的木构架民居为对象,从技术、空间、象征三个维度对该类建筑展开基因多样性调查。该区域的木构架民居建筑内部形式十分多样,其中,在建造技术和空间布局上受流域和民族因素的共同影响,而文化象征方面则以民族为主导因素,总体上呈现出“同中有异”的特点,反映了该地区自然和文化环境的多样性,也反映了各民族之间的交往、交流、交融。

新型黏弹性阻尼器增强穿斗木结构实验研究

为研究自主研发的新型黏弹性阻尼器加固村镇传统木结构的抗震性能,本文基于云南“一颗印”穿斗式木构架做法,制作了两榀足尺穿斗式木构架作为模型,其中一榀为穿斗木结构纵向木构架,另一榀为穿斗木结构横向木构架,依次对两榀木构架进行低周往复试验。研究模型结构的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能性能和拔榫量的对比分析。结果表明:未加固木构架的滞回曲线呈明显反“Z”形,加固木构架的滞回曲线更饱满;新型黏弹性阻尼器成功地弥补了原始缺陷,提升了木构架的初始刚度;对比未加固木构架,加固后的纵向木构架的最大拔榫量降低了68.5%,横向木构架的最大拔榫量降低了81.25%。说明新型黏弹性阻尼器能够抑制节点拔榫破坏,提升木构架的抗侧刚度和耗能能力。

北京某五星级酒店水消防设计难点分析探讨

对北京某五星级酒店的水消防系统进行介绍,由于该建筑的独特造型,水消防系统的设计具有不同于其他项目的特点。重点对清水混凝土顶板上喷淋管道的安装,清水混凝土人字梁处的管道设计,钢木组合式屋架与喷淋安装的结合等进行分析探讨。该项目消防设计在满足国家规范的基础上,结合方案设计师对造型的要求,找出解决方案,为今后类似建筑的消防设计提供参考。

侗族木鼓楼底层构架抗震性能研究

为研究侗族木结构鼓楼的抗震性能,依据一实例杉木结构鼓楼,取其底层木构架,设计并制作了两榀单跨杉木构架缩尺模型,通过低周往复水平荷载试验与有限元数值模拟,分析木构架的滞回性能、刚度退化规律、变形等力学性能,并从能量角度定量分析了木构架的耗能机制。结果表明:水平反复荷载作用下,木构架的滞回曲线呈反Z字形,有捏拢现象,滞回环面积逐渐增大,木构架耗能也随之增加;木构架抗侧刚度退化严重,且在加载初期退化速率快,至极限位移时,刚度仅为初始刚度的32%;木构架的变形能力较好,易整体倾斜,当柱顶水平位移达到20mm时,柱脚开始部分抬升及水平滑移,榫卯出现挤压与脱榫;木构架主要通过滞回耗能消耗能量,滞回耗能的最大耗能占比可达80%;榫头与卯口之间的摩擦系数越大,木构架的极限水平承载能力越大。

闽南传统民居大木架参数化和运算化HBIM建模方法

针对目前闽南传统民居保护工作中图纸绘制速度慢、数据共享性差等问题,提出一套基于历史建筑信息模型(HBIM)技术流程的参数化和运算化建模方法.首先,运用Revit应用程序开发接口,驱动模型的运算化生成;然后,结合WPF用户界面框架,实现模型的交互式生成;最后,基于WebGL技术,构建闽南民居云端展示平台,实现“互联网+古建筑”.为验证方法的有效性,选取典型案例进行方法实践.结果表明,该方法能准确高效地以数字化形式保存传统民居建筑的各类信息,同时可大大提高传统民居建筑逆向建模的速度与精度,为闽南乃至整个福建省的传统民居建筑信息化、数字化保护提供技术支撑.

框架木箱有限元分析及优化设计

对某公司框架木箱展开研究,通过优化设计提高木箱强度及刚度。采用方法基于有限元仿真方法模拟框架木箱在多种工况下的力学性能,并在分析的基础上对框架木箱一方面进行材料优化,使用性能更好的胶合板代替实木板;进行了结构优化,对框架木箱的顶盖和底座进行重新设计。结果表明,优化设计后框架木箱的最大变形量和最大应力均小于原有设计,强度和刚度都满足要求。框架木箱的优化设计合理,达到预期目标。

苏州地区歇山厅堂大木构架演变刍议

歇山建筑之研究是建筑史领域的重要内容。江南尤其是苏州地区宋元时期歇山厅堂具有鲜明的地域特征,是我国歇山建筑体系中的重要支系。探究苏州不同时期歇山厅堂构架之构成及发展特征是充分认知这一建筑谱系的必要环节。本文基于前辈学者之研究成果,梳理宋元以来苏州地区歇山厅堂实例,认为厅堂井字型构架与歇山厦两头屋架之一体性配适是其延续千载的基本构架传统,但随着山面梁架省、置不一,导致其分化为繁复的“设山面梁架的、相对均质的厦一架歇山厅堂”和简约的“无山面梁架的、完全均质的厦一间歇山厅堂”构架。整体构架之视角下,山面梁架作为主要线索,体现出在不同时期的不同作用,影响了苏州地区歇山厅堂构架的发展。

潮汕地区和闽南地区传统合院式民居比较研究

潮汕地区和闽南地区在民系的划分上同属闽海系,两地区具有相同的方言和相近的文化背景,民居建筑应呈现高度相似性。然而通过实地调研发现,两地区民居存在相似性的同时又存在差异。该文基于147栋两地区传统合院式民居实地调研,通过文献分析从两地区同属闽海系的地域文化背景出发,以类型梳理为逻辑对潮汕地区和闽南地区传统合院式民居的平面形制和大木构架类型进行了详细的比较研究,梳理共同的特征规律和存在的差异,并分析两地区传统合院式民居产生差异的内在原因。

基于风环境分析的木构建筑遗产保护研究——以初祖庵大殿为例

风环境对木构建筑遗产的保护有重要影响。研究首先以初祖庵大殿为代表对其风环境进行模拟分析,然后通过对初祖庵大殿室内外木构架的病害类型及成因进行探究,可知大殿室内外木构架具有不同的风环境需求,即室内需要加强通风,室外则与之相反,最后研究了风环境的关键影响因素—地形环境与初祖庵大殿木构架保护的关系。结果表明:地形环境对主要作用于大殿室内的风环境有一定的增速作用,对作用于大殿室外的风环境有一定的减速作用,而对同时作用于大殿室内外的风环境则有着双重效果,故地形环境对风环境的影响作用符合大殿室内外木构架保护对风环境的不同需求。研究可以为木构建筑遗产风环境的预测提供分析方法,有助于营造出有利于木构架保护的风环境,同时也促进了木构建筑遗产预防性保护技术的发展。

4X框架木箱结构内力计算方法研究

目的以重型包装运输用木质框架结构为研究对象,解决木质框架结构内力求解困难的问题。方法利用解析法,以4X框架结构为例,分别以经验简化静定桁架与无简化超静定桁架进行求解;基于ANSYS软件建立经验简化静定桁架、无简化超静定桁架、梁模型、梁杆组合模型及实体模型,并进行对比分析。结果有限元求解结果与解析法结果具有高度的一致性;经验简化静定桁架的最大轴力超过无简化超静定桁架的最大轴力15%;梁模型、梁杆组合模型及实体模型的计算结果与无简化超静定桁架的计算结果一致。结论经验法对框架结构的简化往往会导致比较大的误差,可能导致过包装设计或欠包装设计。梁杆组合模型和实体模型建模过程比较复杂,选用梁单元对木箱用框架结构进行数值计算分析,不仅计算精度高,分析处理快捷,而且对复杂工况具有较好的适应性。

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。

基于深度相机的古建筑木结构裂缝识别联合多分辨率三维重建方法

目的研究木结构古建筑的三维数字化技术以及木结构表面裂缝分析方法,为该类古建筑的裂缝测量和维护提供参考。方法通过Mask R-CNN对RGBD图像中的裂缝信息进行识别,结合位姿优化策略计算每一帧的相机姿态,进而获得裂缝的三维信息;构造一种包含古建筑三维模型与裂缝信息的多分辨率三维重建模型,基于所构造的模型分析古建筑表面裂缝的长度和深度。结果提高裂缝三维重建精度前,长度平均计算误差为12.3%,深度平均计算误差为36.8%;提高裂缝三维重建精度后,长度平均计算误差为9.3%,深度平均计算误差为19.7%。结论提出的识别方法可以快速、精准地识别古建筑木结构中的裂缝并获得古建筑的三维模型,相较于传统裂缝测量效率更高、成本更低。

木框结构门抗变形优化

木框结构门是实木定制家具的主流结构形式,但是由于木材本身特性,在使用过程中容易出现变形问题,即宽度尺寸变形和翘曲变形问题,严重影响正常使用。为此,开展了拼角形式、是否油漆以及单个部件的变形程度对木框结构门变形的影响研究。研究结果表明,加工操作不合规范也是尺寸变形的重要原因,木框结构门的翘曲变形是不可避免的,减少翘曲变形应从门框结构着手,缩短生产周期,加快油漆处理能够减少产品的翘曲变形程度,与企业原有木框结构门相比,使用指接材制备的木框结构门可有效减小翘曲变形程度。

填充砖墙立帖木构架抗侧性能试验

立帖式砖木结构是以柱脚自由搁置与梁柱榫卯连接为特征,并在木构架内填充砖墙的一种传统结构体系,广泛应用于上海石库门里弄民居。为研究填充砖墙的立帖木构架平面内抗侧性能以及竖向荷载的影响,制作2个试件并开展低周反复加载试验,对其破坏形态、滞回曲线、抗侧承载力、刚度退化、耗能性能、柱脚位移进行了分析。结果表明:竖向荷载较大的木构架以填充墙剪切破坏为主,而竖向荷载较小的木构架则发生填充墙弯曲摇摆破坏并伴随平面外错位;填充砖墙立帖木构架的滞回曲线呈反S形和Z形,滑移捏缩效应显著;竖向荷载有利于提高填充墙木构架的初始刚度,延缓填充墙的开裂。

基于有限元方法的框架木箱计算程序开发研究

现行规范《框架木箱》 GB/T 7284—2016中提出的框架木箱构件计算公式准确性和适用性较差,未把箱体结构作为整体受力结构进行分析及校核,一定程度影响了框架木箱结构的应用与发展。为提高框架木箱计算准确性与设计效率,提出并研究基于有限元方法的框架木箱计算程序设计逻辑与设计框架,构建基于.net平台开发的框架木箱多工况计算程序交互逻辑;对现行《框架木箱》规范提出勘误建议,为各种编译语言的框架防护结构计算类应用程序开发提供参考。

木框结构门拼角节点优化研究

随着人们生活水平的提高,消费者对家具品质的要求也越来越高,木框嵌板结构门相对易出现拼角开裂问题,即边框连接处沿拼接线开裂,严重影响用户体验。为此,开展拼角接合的圆榫数量、双圆榫间距以及圆榫与孔之间配合对强度和拼角开裂的影响研究。研究结果表明,采用间距为27 mm的双圆榫结构,圆榫与孔之间采用过盈配合,拼角强度提升明显,并能有效防止拼角出现开裂,与单圆榫结构相比拼角强度提高了36.58%。

唐代殿堂型木构架柱架摇摆抗侧机理研究

唐代殿堂型木结构建筑是我国古建筑遗存中弥足珍贵的文物,其建造年代久远,数量稀少,结构形制特殊且极富时代特征,具有极其重要的历史文化与科学研究价值。其木构架由三个水平结构层柱网层、铺作层和屋架层自下而上通过榫卯连接叠垒而成。为深入研究此类型木构架的抗侧性能,建立了某唐代殿堂型木结构一榀构架的精细化有限元足尺实体模型,并进行了水平低周反复加载模拟,系统研究了木构架的变形特点、破坏形态、滞回特性、抗侧刚度及耗能特征。结果表明在水平往复荷载作用下,殿堂型木构架的主要变形特征为柱脚无滑移偏转抬升,柱架摇摆并带动整体结构协同抬升摆动,铺作层如同刚体抬升平移,剪切变形不明显;主要破坏形式为栌斗全截面压溃和柱脚边缘压屈;构架滞回曲线呈“S”形,具有显著捏拢效应,两端较为饱满。木构架初始抗侧刚度较大,屈服后刚度退化显著,主要通过柱脚节点和柱头-栌斗节点的塑性变形、构件接触面的摩擦滑移、结构整体转动抬升摆动耗能,具有较好的抗震性能。

3种材料加固古建筑木构架榫卯节点的抗震性能

采用扒钉、CFRP布(碳纤维增强塑料布)和钢箍3种材料加固古建筑木构架榫卯节点.通过人工加载方式,进行低周反复加载试验,分析3种材料加固后榫卯节点M-θ(弯矩-转角)滞回曲线、M-θ均值骨架曲线、耗能能力、刚度退化和延性的变化,对比了3种材料加固榫卯节点的抗震效果,并对3种材料在木构架加固工程中的应用提出建议.结果表明:榫卯节点加固前后均有良好的变形能力;CFRP布加固节点承载力>钢箍加固节点承载力>扒钉加固节点承载力;CFRP布加固节点耗能能力>钢箍加固节点耗能能力>扒钉加固节点耗能能力;CFRP布加固节点刚度退化>扒钉加固节点刚度退化>钢箍加固节点刚度退化;CFRP布加固节点延性>扒钉加固节点延性>钢箍加固节点延性.建议扒钉用于小型木构架加固;CFRP布用于中小型木构架加固;钢箍用于中大型木构架加固.