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傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能與分析 版權(quán)信息
- ISBN：9787030702197
- 條形碼：9787030702197 ; 978-7-03-070219-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能與分析 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書介紹作者近年來(lái)在傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)主要節(jié)點(diǎn)抗震性能與整體結(jié)構(gòu)耗能減震機(jī)理等方面的研究成果。全書共10章，主要內(nèi)容包括傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與震害特征、直榫節(jié)點(diǎn)抗震性能、燕尾榫節(jié)點(diǎn)抗震性能、榫卯節(jié)點(diǎn)力學(xué)模型、殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能、叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)抗震性能、榫卯連接木構(gòu)架抗震性能、帶填充墻木構(gòu)架的抗震性能、傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ汀? 本書可供中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域的科研人員及工程技術(shù)人員參考，也可作為高等院校土木、建筑等相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生學(xué)習(xí)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識(shí)的參考用書。
傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能與分析 目錄
目錄
前言
第1章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與震害特征 1
1.1 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑分類 1
1.2 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4
1.3 古建筑木結(jié)構(gòu)的震害特征 10
第2章 直榫節(jié)點(diǎn)抗震性能 14
2.1 直榫節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 14
2.1.1 試件設(shè)計(jì)與制作 14
2.1.2 加載方案與測(cè)量方案 16
2.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 17
2.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 19
2.1.5 直榫節(jié)點(diǎn)尺寸效應(yīng)與分析 24
2.2 單向直榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 25
2.2.1 受力機(jī)理分析 25
2.2.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系推導(dǎo) 26
2.2.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 30
2.3 半透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 31
2.3.1 受力機(jī)理分析 31
2.3.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 32
2.3.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 37
2.4 透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 37
2.4.1 受力機(jī)理分析 38
2.4.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 38
2.4.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 42
2.5 本章小結(jié) 43
第3章 燕尾榫節(jié)點(diǎn)抗震性能 44
3.1 燕尾榫節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 44
3.1.1 試件的設(shè)計(jì)與制作 45
3.1.2 加載方案與測(cè)量方案 47
3.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 48
3.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 49
3.1.5 燕尾榫節(jié)點(diǎn)的尺寸效應(yīng)與分析 53
3.2 燕尾榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 55
3.2.1 受力機(jī)理分析 55
3.2.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 55
3.2.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 59
3.3 本章小結(jié) 60
第4章 榫卯節(jié)點(diǎn)力學(xué)模型 61
4.1 單向直榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 61
4.1.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 61
4.1.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 62
4.2 半透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 63
4.2.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 63
4.2.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 65
4.3 透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 65
4.3.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 65
4.3.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 67
4.4 燕尾榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 68
4.4.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 68
4.4.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 69
4.5 榫卯節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角滯回模型 70
4.6 本章小結(jié) 73
第5章 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能 74
5.1 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能 74
5.1.1 分析模型的基本假定 74
5.1.2 豎向受力理論分析模型的建立 75
5.1.3 分析模型的驗(yàn)證 76
5.2 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)水平力-位移關(guān)系分析及滯回模型 77
5.2.1 水平力-位移簡(jiǎn)化模型的基本假定 77
5.2.2 斗栱的水平剛度和屈服位移的推導(dǎo) 78
5.2.3 斗栱峰值位移的確定 81
5.2.4 水平力-位移簡(jiǎn)化模型驗(yàn)證 82
5.2.5 恢復(fù)力模型的建立與驗(yàn)證 83
5.3 本章小結(jié) 86
第6章 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)抗震性能 87
6.1 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能試驗(yàn) 87
6.1.1 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造特點(diǎn) 87
6.1.2 試驗(yàn)概況 88
6.1.3 試驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象 90
6.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 92
6.2 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能 95
6.2.1 分析模型的基本假定 95
6.2.2 分析模型的建立 96
6.2.3 豎向壓縮曲線理論公式推導(dǎo) 96
6.2.4 理論結(jié)果與分析 100
6.3 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 102
6.3.1 模型設(shè)計(jì)與制作 102
6.3.2 加載方案與測(cè)量方案 104
6.3.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 106
6.3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 108
6.3.5 豎向荷載對(duì)斗栱節(jié)點(diǎn)抗震性能影響 112
6.4 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系分析及滯回模型 114
6.4.1 分析模型的基本假定 114
6.4.2 櫨斗轉(zhuǎn)動(dòng)彎矩的推導(dǎo) 115
6.4.3 連接枋轉(zhuǎn)動(dòng)彎矩的推導(dǎo) 115
6.4.4 分析模型的驗(yàn)證 118
6.4.5 恢復(fù)力模型的驗(yàn)證 118
6.5 本章小結(jié) 119
第7章 榫卯連接木構(gòu)架抗震性能 121
7.1 木構(gòu)架擬靜力試驗(yàn) 121
7.1.1 試驗(yàn)試件的設(shè)計(jì) 121
7.1.2 加載方案與測(cè)量方案 122
7.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 124
7.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 125
7.2 木構(gòu)架水平往復(fù)荷載作用下的有限元分析 131
7.2.1 木材間變接觸模型的建立 131
7.2.2 有限元模型的建立 136
7.2.3 接觸模型參數(shù)的設(shè)置 139
7.2.4 有限元結(jié)果分析 140
7.2.5 變接觸有限元模型與普通有限元模型分析結(jié)果對(duì)比 142
7.3 木構(gòu)架水平力-轉(zhuǎn)角關(guān)系模型 145
7.3.1 計(jì)算模型的確定 146
7.3.2 榫卯節(jié)點(diǎn)和柱腳節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角模型的選取 146
7.3.3 帶半剛性連接的梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚧_定 148
7.3.4 模型的驗(yàn)證 149
7.3.5 柱高及豎向荷載的影響 150
7.4 本章小結(jié) 153
第8章 帶填充墻木構(gòu)架的抗震性能 154
8.1 木填充墻對(duì)木構(gòu)架抗震性能的影響 154
8.1.1 試驗(yàn)試件的設(shè)計(jì) 154
8.1.2 加載方案及測(cè)量方案 157
8.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 159
8.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 161
8.2 約束木填充墻恢復(fù)力模型 172
8.2.1 受力機(jī)理分析 172
8.2.2 約束木質(zhì)填充墻力-位移關(guān)系的推導(dǎo) 174
8.2.3 力-位移關(guān)系的驗(yàn)證 177
8.2.4 力學(xué)模型簡(jiǎn)化與驗(yàn)證 178
8.2.5 恢復(fù)力模型的驗(yàn)證 179
8.3 砌體填充墻木構(gòu)架擬靜力試驗(yàn) 180
8.3.1 試件設(shè)計(jì)與制作 181
8.3.2 材料力學(xué)性能試驗(yàn) 184
8.3.3 試驗(yàn)裝置及加載制度 185
8.3.4 測(cè)量方案 186
8.3.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析 187
8.4 構(gòu)架約束砌體填充墻水平荷載-變形分析模型 202
8.4.1 受力機(jī)理分析與模型假設(shè) 202
8.4.2 屈服荷載及屈服位移的推導(dǎo) 203
8.4.3 峰值荷載及峰值位移的推導(dǎo) 205
8.4.4 極限荷載和極限位移的確定 207
8.4.5 模型驗(yàn)證 207
8.5 本章小結(jié) 208
第9章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 210
9.1 模型的設(shè)計(jì)與制作 210
9.1.1 模型尺寸及制作 210
9.1.2 材性試驗(yàn)及相似比 212
9.2 試驗(yàn)方案 214
9.2.1 地震波的選用及加載方案 214
9.2.2 測(cè)點(diǎn)布置 215
9.3 試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞模式 216
9.4 無(wú)填充墻模型結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)及分析 217
9.4.1 動(dòng)力特性 217
9.4.2 加速度響應(yīng) 220
9.4.3 位移響應(yīng) 222
9.4.4 *大剪力分布規(guī)律 223
9.4.5 結(jié)構(gòu)耗能規(guī)律 224
9.5 填充墻對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能的影響 227
9.5.1 動(dòng)力特性 227
9.5.2 動(dòng)力抗側(cè)剛度 228
9.5.3 加速度響應(yīng) 230
9.5.4 位移響應(yīng) 232
9.5.5 結(jié)構(gòu)的累積耗能 234
9.5.6 結(jié)構(gòu)耗能規(guī)律 237
9.6 本章小結(jié) 238
第10章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ?239
10.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 239
10.1.1 柱腳節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 239
10.1.2 榫卯節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 243
10.1.3 斗栱節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 246
10.2 填充墻的模擬與驗(yàn)證 249
10.3 其他構(gòu)件的簡(jiǎn)化模擬 252
10.4 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析 255
10.4.1 有限元模型的建立 255
10.4.2 模型模態(tài)分析 259
10.4.3 加載求解 260
10.4.4 水平地震響應(yīng)分析 262
10.5 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能參數(shù)分析 267
10.5.1 屋蓋質(zhì)量 268
10.5.2 外檐部分 269
10.6 本章小結(jié) 272
參考文獻(xiàn) 273
前言
第1章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與震害特征 1
1.1 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑分類 1
1.2 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4
1.3 古建筑木結(jié)構(gòu)的震害特征 10
第2章 直榫節(jié)點(diǎn)抗震性能 14
2.1 直榫節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 14
2.1.1 試件設(shè)計(jì)與制作 14
2.1.2 加載方案與測(cè)量方案 16
2.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 17
2.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 19
2.1.5 直榫節(jié)點(diǎn)尺寸效應(yīng)與分析 24
2.2 單向直榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 25
2.2.1 受力機(jī)理分析 25
2.2.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系推導(dǎo) 26
2.2.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 30
2.3 半透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 31
2.3.1 受力機(jī)理分析 31
2.3.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 32
2.3.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 37
2.4 透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 37
2.4.1 受力機(jī)理分析 38
2.4.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 38
2.4.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 42
2.5 本章小結(jié) 43
第3章 燕尾榫節(jié)點(diǎn)抗震性能 44
3.1 燕尾榫節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 44
3.1.1 試件的設(shè)計(jì)與制作 45
3.1.2 加載方案與測(cè)量方案 47
3.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 48
3.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 49
3.1.5 燕尾榫節(jié)點(diǎn)的尺寸效應(yīng)與分析 53
3.2 燕尾榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系 55
3.2.1 受力機(jī)理分析 55
3.2.2 彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系力學(xué)模型推導(dǎo) 55
3.2.3 力學(xué)模型驗(yàn)證 59
3.3 本章小結(jié) 60
第4章 榫卯節(jié)點(diǎn)力學(xué)模型 61
4.1 單向直榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 61
4.1.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 61
4.1.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 62
4.2 半透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 63
4.2.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 63
4.2.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 65
4.3 透榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 65
4.3.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 65
4.3.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 67
4.4 燕尾榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化力學(xué)模型 68
4.4.1 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的建立 68
4.4.2 簡(jiǎn)化力學(xué)模型的驗(yàn)證 69
4.5 榫卯節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角滯回模型 70
4.6 本章小結(jié) 73
第5章 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能 74
5.1 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能 74
5.1.1 分析模型的基本假定 74
5.1.2 豎向受力理論分析模型的建立 75
5.1.3 分析模型的驗(yàn)證 76
5.2 殿堂式斗栱節(jié)點(diǎn)水平力-位移關(guān)系分析及滯回模型 77
5.2.1 水平力-位移簡(jiǎn)化模型的基本假定 77
5.2.2 斗栱的水平剛度和屈服位移的推導(dǎo) 78
5.2.3 斗栱峰值位移的確定 81
5.2.4 水平力-位移簡(jiǎn)化模型驗(yàn)證 82
5.2.5 恢復(fù)力模型的建立與驗(yàn)證 83
5.3 本章小結(jié) 86
第6章 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)抗震性能 87
6.1 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能試驗(yàn) 87
6.1.1 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造特點(diǎn) 87
6.1.2 試驗(yàn)概況 88
6.1.3 試驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象 90
6.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 92
6.2 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)豎向受力性能 95
6.2.1 分析模型的基本假定 95
6.2.2 分析模型的建立 96
6.2.3 豎向壓縮曲線理論公式推導(dǎo) 96
6.2.4 理論結(jié)果與分析 100
6.3 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn) 102
6.3.1 模型設(shè)計(jì)與制作 102
6.3.2 加載方案與測(cè)量方案 104
6.3.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 106
6.3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 108
6.3.5 豎向荷載對(duì)斗栱節(jié)點(diǎn)抗震性能影響 112
6.4 叉柱造式斗栱節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系分析及滯回模型 114
6.4.1 分析模型的基本假定 114
6.4.2 櫨斗轉(zhuǎn)動(dòng)彎矩的推導(dǎo) 115
6.4.3 連接枋轉(zhuǎn)動(dòng)彎矩的推導(dǎo) 115
6.4.4 分析模型的驗(yàn)證 118
6.4.5 恢復(fù)力模型的驗(yàn)證 118
6.5 本章小結(jié) 119
第7章 榫卯連接木構(gòu)架抗震性能 121
7.1 木構(gòu)架擬靜力試驗(yàn) 121
7.1.1 試驗(yàn)試件的設(shè)計(jì) 121
7.1.2 加載方案與測(cè)量方案 122
7.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 124
7.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 125
7.2 木構(gòu)架水平往復(fù)荷載作用下的有限元分析 131
7.2.1 木材間變接觸模型的建立 131
7.2.2 有限元模型的建立 136
7.2.3 接觸模型參數(shù)的設(shè)置 139
7.2.4 有限元結(jié)果分析 140
7.2.5 變接觸有限元模型與普通有限元模型分析結(jié)果對(duì)比 142
7.3 木構(gòu)架水平力-轉(zhuǎn)角關(guān)系模型 145
7.3.1 計(jì)算模型的確定 146
7.3.2 榫卯節(jié)點(diǎn)和柱腳節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角模型的選取 146
7.3.3 帶半剛性連接的梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚧_定 148
7.3.4 模型的驗(yàn)證 149
7.3.5 柱高及豎向荷載的影響 150
7.4 本章小結(jié) 153
第8章 帶填充墻木構(gòu)架的抗震性能 154
8.1 木填充墻對(duì)木構(gòu)架抗震性能的影響 154
8.1.1 試驗(yàn)試件的設(shè)計(jì) 154
8.1.2 加載方案及測(cè)量方案 157
8.1.3 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 159
8.1.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析 161
8.2 約束木填充墻恢復(fù)力模型 172
8.2.1 受力機(jī)理分析 172
8.2.2 約束木質(zhì)填充墻力-位移關(guān)系的推導(dǎo) 174
8.2.3 力-位移關(guān)系的驗(yàn)證 177
8.2.4 力學(xué)模型簡(jiǎn)化與驗(yàn)證 178
8.2.5 恢復(fù)力模型的驗(yàn)證 179
8.3 砌體填充墻木構(gòu)架擬靜力試驗(yàn) 180
8.3.1 試件設(shè)計(jì)與制作 181
8.3.2 材料力學(xué)性能試驗(yàn) 184
8.3.3 試驗(yàn)裝置及加載制度 185
8.3.4 測(cè)量方案 186
8.3.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析 187
8.4 構(gòu)架約束砌體填充墻水平荷載-變形分析模型 202
8.4.1 受力機(jī)理分析與模型假設(shè) 202
8.4.2 屈服荷載及屈服位移的推導(dǎo) 203
8.4.3 峰值荷載及峰值位移的推導(dǎo) 205
8.4.4 極限荷載和極限位移的確定 207
8.4.5 模型驗(yàn)證 207
8.5 本章小結(jié) 208
第9章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 210
9.1 模型的設(shè)計(jì)與制作 210
9.1.1 模型尺寸及制作 210
9.1.2 材性試驗(yàn)及相似比 212
9.2 試驗(yàn)方案 214
9.2.1 地震波的選用及加載方案 214
9.2.2 測(cè)點(diǎn)布置 215
9.3 試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞模式 216
9.4 無(wú)填充墻模型結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)及分析 217
9.4.1 動(dòng)力特性 217
9.4.2 加速度響應(yīng) 220
9.4.3 位移響應(yīng) 222
9.4.4 *大剪力分布規(guī)律 223
9.4.5 結(jié)構(gòu)耗能規(guī)律 224
9.5 填充墻對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能的影響 227
9.5.1 動(dòng)力特性 227
9.5.2 動(dòng)力抗側(cè)剛度 228
9.5.3 加速度響應(yīng) 230
9.5.4 位移響應(yīng) 232
9.5.5 結(jié)構(gòu)的累積耗能 234
9.5.6 結(jié)構(gòu)耗能規(guī)律 237
9.6 本章小結(jié) 238
第10章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ?239
10.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 239
10.1.1 柱腳節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 239
10.1.2 榫卯節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 243
10.1.3 斗栱節(jié)點(diǎn)的模擬與驗(yàn)證 246
10.2 填充墻的模擬與驗(yàn)證 249
10.3 其他構(gòu)件的簡(jiǎn)化模擬 252
10.4 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析 255
10.4.1 有限元模型的建立 255
10.4.2 模型模態(tài)分析 259
10.4.3 加載求解 260
10.4.4 水平地震響應(yīng)分析 262
10.5 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能參數(shù)分析 267
10.5.1 屋蓋質(zhì)量 268
10.5.2 外檐部分 269
10.6 本章小結(jié) 272
參考文獻(xiàn) 273
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傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)抗震性能與分析 節(jié)選
第1章 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與震害特征 1.1 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑分類 建筑是人類基本實(shí)踐活動(dòng)的產(chǎn)物之一，是人類文化的重要組成部分。我國(guó)古代勞動(dòng)人民因地制宜、因材致用，創(chuàng)造了各種風(fēng)格的建筑。由于黃河中游一帶土地肥沃，易于耕種，在新石器時(shí)代后期，人們?cè)谶@里定居下來(lái)，發(fā)展農(nóng)業(yè)，成為中國(guó)古代文化的搖籃。當(dāng)時(shí)這一區(qū)域的氣候比現(xiàn)在溫暖、濕潤(rùn)，樹木種類豐富，木材逐漸成為中國(guó)建筑的主要材料。經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史階段，以木結(jié)構(gòu)為主體的建筑體系形成了不同類型的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑。 我國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的核心在于承擔(dān)豎向荷載和水平荷載的木構(gòu)架。木構(gòu)架限定了結(jié)構(gòu)的空間形式、尺度大小及建筑形態(tài)等，是我國(guó)古建筑*本質(zhì)的本體部分。根據(jù)木構(gòu)架形式不同，我國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑大致可以分為三類：抬梁式建筑、穿斗式建筑及井干式建筑。 1. 抬梁式建筑 抬梁式建筑木構(gòu)架是在建筑的臺(tái)基上立柱，在房屋前后檐相對(duì)的柱間架設(shè)橫向大梁，大梁上又重疊幾道依次縮短的小梁，梁下立矮柱(瓜柱或駝峰)，把小梁頂至所需高度，構(gòu)成一榀木構(gòu)架。在相鄰兩榀木構(gòu)架之間，用位于立柱上方的枋和各層梁頭及脊瓜柱上橫向的檁條相聯(lián)系[1]。檁條上又架縱向的椽，上面再鋪望板、苫背和瓦，從而形成房屋。整個(gè)屋頂?shù)闹亓烤褪峭ㄟ^(guò)這些椽、檁條、梁和枋，經(jīng)立柱傳到地面。抬梁式木結(jié)構(gòu)建筑的主要結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。 抬梁式木結(jié)構(gòu)是中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)中*為普遍的結(jié)構(gòu)形式之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工要求細(xì)致、結(jié)實(shí)牢固、經(jīng)久耐用，內(nèi)部有較大的使用空間，同時(shí)還具有宏偉的氣勢(shì)，又可呈現(xiàn)美觀的造型。因此，宮殿(圖1.2)、壇廟(圖1.3)、寺院(圖1.4)等大型建筑物常采用這種木結(jié)構(gòu)。 圖1.1 抬梁式木結(jié)構(gòu)建筑的主要結(jié)構(gòu)示意圖 圖1.2 北京故宮 圖1.3 北京天壇 圖1.4 山西南禪寺大殿 2. 穿斗式建筑 穿斗式建筑木構(gòu)架是在房屋的進(jìn)深方向立柱，直通向上，柱上不用梁，將檁條直接放在柱頭上，柱與柱之間用穿枋橫穿柱而貫通相連，形成一組組的構(gòu)架，穿斗式建筑如圖1.5所示，穿枋出檐變?yōu)樘翳蔥2]。在各排構(gòu)架之間除有檁條外還有纖子和斗枋作橫向聯(lián)系。這種結(jié)構(gòu)屋頂?shù)闹亓客ㄟ^(guò)椽、檁條直接傳到柱而達(dá)地面，每一檁條下都有一柱，因此柱數(shù)多，柱距小。穿斗式建筑主要特點(diǎn)是具有較小的柱與穿枋，木構(gòu)架側(cè)向剛度較大。 圖1.5 穿斗式建筑示意圖 穿斗式木結(jié)構(gòu)可以用較小的材料建造較大的房屋，而且其網(wǎng)狀構(gòu)造很牢固，但是柱、枋較多，室內(nèi)不能形成連通大空間，因此多用于民居。穿斗式建筑民居如圖1.6所示。 3. 井干式建筑 井干式建筑木構(gòu)架是一種不用立柱和大梁的房屋結(jié)構(gòu)，以圓形、矩形或六角形木料平行向上層層疊壘，木料端部在轉(zhuǎn)角處交叉咬合，形成壁架，形如古代井上的木圍欄，再于兩端壁架上立短柱承脊檁構(gòu)成房屋[1]。井干式木結(jié)構(gòu)民居如圖1.7所示。這種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，容易建造，但是耗費(fèi)木材，僅在廣西、云南及東北等森林覆蓋率較高地區(qū)有所應(yīng)用。 圖1.6 穿斗式建筑民居 圖1.7 井干式木結(jié)構(gòu)民居 1.2 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)按照其結(jié)構(gòu)功能大致可以分為殿堂、廳堂、余屋、亭榭等，其中殿堂式結(jié)構(gòu)不僅級(jí)別、形制*高，結(jié)構(gòu)也*為復(fù)雜[3]。我國(guó)現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑以殿堂式結(jié)構(gòu)為主，殿堂式結(jié)構(gòu)*能體現(xiàn)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的特色，其主體豎向從下而上依次可劃分為臺(tái)基層、柱架層、鋪?zhàn)鲗?斗栱層)和屋蓋層四個(gè)部分。殿堂式傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)豎向分層如圖1.8所示。 圖1.8 殿堂式傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)豎向分層示意圖 1. 臺(tái)基層 臺(tái)基層相當(dāng)于現(xiàn)代房屋的基礎(chǔ)，是將上部傳來(lái)的荷載均布傳遞至地基的持力層，一般會(huì)高出地坪，這樣做有以下幾方面的原因：①?gòu)慕Y(jié)構(gòu)角度保證人工地基有足夠厚度，形成一個(gè)均勻性、承載力較好的厚土層，減小原始地基缺陷的影響；②避免地面雨水侵入室內(nèi)，從而保證建筑室內(nèi)有一個(gè)較為干燥的環(huán)境，既滿足人們的居住和使用，也保護(hù)了臺(tái)基上的木構(gòu)架，使其不會(huì)因水的侵蝕而腐爛；③使古建筑外觀更加威嚴(yán)、高大雄偉，有無(wú)臺(tái)基層、臺(tái)基層高矮也是房屋主人身份地位的象征；④臺(tái)基還具有積極的美學(xué)意義，可以避免古建筑木結(jié)構(gòu)因大屋頂在視覺上產(chǎn)生頭重腳輕的失衡感。 臺(tái)基座于地基之上，上承柱架。在臺(tái)基之內(nèi)，按柱的位置用磚石砌磉墩，磉墩上放石柱礎(chǔ)，石柱礎(chǔ)上立柱。各磉墩之間砌成與其同高的欄土墻作條形基礎(chǔ)，欄土墻將臺(tái)基內(nèi)分為若干方格，提高了柱基的水平抗力；填土中摻入碎磚瓦、石灰、燒土碎塊等，分層夯實(shí)；四周用階條石、片石或磚層砌成臺(tái)幫，可為臺(tái)基提供良好的側(cè)限約束，保證了臺(tái)基的整體性[4]。臺(tái)基層構(gòu)造如圖1.9所示。 圖1.9 臺(tái)基層構(gòu)造 臺(tái)基層構(gòu)造如圖1.10所示。木結(jié)構(gòu)古建筑的木柱通常浮擱于石柱礎(chǔ)(又稱“古鏡”)上[圖1.10(a)]，即木柱與石柱礎(chǔ)沒(méi)有固定成一個(gè)整體，柱底可自由滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)。木柱浮擱于石柱礎(chǔ)上是我國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)區(qū)別于其他結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)，*早實(shí)現(xiàn)了滑移隔震，是典型的摩擦隔震。這種浮擱措施使得柱底不承擔(dān)彎矩，柱底*大水平剪力不超過(guò)兩者間的*大摩擦力。較小地震或一般大風(fēng)的情況下，石柱礎(chǔ)起到固定鉸支座的作用，保證了木構(gòu)架的穩(wěn)定；當(dāng)經(jīng)歷較大地震或者較大的風(fēng)時(shí)，隔振作用得到充分發(fā)揮，構(gòu)架將發(fā)生些許平移，不會(huì)將更大的水平力傳遞至上部結(jié)構(gòu)，保證了建筑上部結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定，而不致建筑傾覆，保障古建筑木結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。 有些情況下，也可將柱底制成管腳榫[圖1.10(b)]或套頂榫[圖1.10(c)]，置于石柱礎(chǔ)中的海眼或透眼中，但也沒(méi)有固定成一個(gè)整體[5]。榫頭會(huì)限制柱底滑移，但由于木材受擠壓變形，仍能發(fā)生一定的水平變形和轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖1.10 臺(tái)基層構(gòu)造 2. 柱架層 柱頂設(shè)闌額、順栿串(又稱“搭頭木”)等縱橫聯(lián)系梁，通過(guò)榫卯連接構(gòu)成穩(wěn)固的柱架體系，支承上部荷重，形成使用空間。柱架內(nèi)外木柱高度基本相同，角柱生起使各檐柱的高度略有參差，三開間木構(gòu)架角柱生起尺寸如圖1.11所示[6]。各檐柱之間僅靠一圈闌額和地栿聯(lián)系，檐柱與內(nèi)柱之間則靠少數(shù)內(nèi)額聯(lián)系。 圖1.11 三開間木構(gòu)架角柱生起尺寸 1寸=3.333cm 木構(gòu)架間采用榫卯連接，無(wú)須一鐵一釘，是我國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)之一。卯是指在木構(gòu)件上挖出的洞眼，榫則是在木構(gòu)件上預(yù)留的準(zhǔn)備插入卯的端頭，這種連接方式使得各節(jié)點(diǎn)剛?cè)嵯酀?jì)，具有一定的抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力及良好的耗能能力[7]。 榫卯節(jié)點(diǎn)的抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力是通過(guò)榫和卯之間的擠壓變形實(shí)現(xiàn)的。荷載不大時(shí)，擠壓變形在彈性范圍內(nèi)，卸載之后可以恢復(fù)，不會(huì)降低榫卯節(jié)點(diǎn)的抗彎能力；否則擠壓變形將使榫頭高度變小，卯口高度變大，從而降低榫卯節(jié)點(diǎn)的抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力，甚至出現(xiàn)局部拔榫、節(jié)點(diǎn)松脫現(xiàn)象。抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力降低直接導(dǎo)致木構(gòu)架在水平荷載作用下整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低且側(cè)移加大，加劇古建筑的破壞。 中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)中采用的榫卯形式歷經(jīng)幾千年發(fā)展和更新，有數(shù)十種甚至上百種。這些種類和形狀的形成，不僅與榫卯的功能有直接關(guān)系，而且與其使用位置、連接方式、安裝組合形式等有直接關(guān)系。根據(jù)榫卯的功能和連接方式不同，木構(gòu)架之間主要采用直榫、燕尾榫和搭扣榫。 1) 直榫 直榫的榫頭是直的長(zhǎng)方形，可以直接插到柱內(nèi)。直榫結(jié)構(gòu)如圖1.12所示，直榫根據(jù)榫頭尺寸差別，又可分為單向直榫[圖1.12(a)]、透榫[圖1.12(b)]和半透榫[圖1.12(c)]。榫有長(zhǎng)短之分，長(zhǎng)榫要伸出柱外，也稱透榫。透榫多用于大型木構(gòu)架，又稱大進(jìn)小出榫，大進(jìn)是直榫的穿入部分，高按梁或枋本身高度設(shè)計(jì)，穿出部分則按穿入部分減半，可以減小榫對(duì)柱身強(qiáng)度的削弱。當(dāng)榫頭較短不穿透柱時(shí)，稱半透榫。直榫抗拉性能較差，僅依靠榫頭與卯口表面之間的摩擦力來(lái)抵抗拉力，易出現(xiàn)拔榫現(xiàn)象導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)松散。 2) 燕尾榫 燕尾榫又稱大頭榫、銀錠榫，其結(jié)構(gòu)如圖1.13所示。榫頭的形狀是端部寬，根部窄、上部大、下部小，呈大頭狀。燕尾榫用于水平構(gòu)件與垂直構(gòu)件的連接，如檐枋、額枋、隨梁枋、金枋、脊枋等水平構(gòu)件與柱頭相交的部位。燕尾榫可以
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