【摘 要】
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“十三五”提出全面实施乡村振兴战略,深化农村改革,其中的一个重要问题是构筑新设施,建设新村镇,改善农村人居环境。而我国大部分的乡村建筑均由混凝土筑成,缺乏节能,抗震的性质。中国传统木结构建筑的立柱与梁采用榫卯连接的方式组合成为建筑的承重体系,可以耗散地震来临时的巨大能量。现存的古代木结构建筑大多分布在地震多发的地带,尽管受到强烈地震的影响,但独特的结构体系使得很多建筑仍能历经数百年屹立至今,因此乡
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“循环模拟地震波作用下木结构榫卯节点的力学响应机制”(31860184); “内蒙古自治区高等学院青年科技英才支持计划资助”(NJYT-20-A15); 内蒙古科技重大项目(CGZH2018135),俄罗斯进口木材高压真空高效处理中试技术研究; 内蒙古自治区草原英才
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“十三五”提出全面实施乡村振兴战略,深化农村改革,其中的一个重要问题是构筑新设施,建设新村镇,改善农村人居环境。而我国大部分的乡村建筑均由混凝土筑成,缺乏节能,抗震的性质。中国传统木结构建筑的立柱与梁采用榫卯连接的方式组合成为建筑的承重体系,可以耗散地震来临时的巨大能量。现存的古代木结构建筑大多分布在地震多发的地带,尽管受到强烈地震的影响,但独特的结构体系使得很多建筑仍能历经数百年屹立至今,因此乡村建筑可以借鉴中国传统木结构建筑中的榫卯连接方式,使建筑具备良好的抗震性能。木结构建筑施工采用榫卯进行连接时,枋端做成榫头的形状插入立柱做好的卯口中构成榫卯节点。榫卯节点连接处长期受力会产生连接松动、榫头拔出等现象。这些情况都将影响木结构建筑的刚度、承载力及其耗能能力等力学性能。因此不同榫卯节点的力学性能具有重要的研究意义。本论文研究了四种樟子松典型榫头形式的木构件,每种榫卯节点构件分别制作两组,其中一组增加雀替,对比研究雀替对典型榫卯节点的力学性能影响。对樟子松物理力学性能进行了研究,包括抗弯强度,顺纹抗压强度,横纹(局部、整体)抗压强度等;对四种榫卯节点构件进行单调加载试验,得到节点的控制位移。以控制位移为基础,对四种典型榫卯节点木构件(有雀替与无雀替)进行加载试验研究。研究结果表明:(1)四种典型榫卯节点中,单向直榫节点(DZ-1,DZ-2)的抗弯刚度最好;(2)对于刚度与弯矩,雀替对四种榫卯节点贡献排序均为半榫>燕尾榫>透榫>单向直榫;(3)榫卯节点试件的强度退化系数值在0.6~1.3之间,且随着位移幅值的变化无明显的规律,雀替的存在对强度退化系数影响不显著;(4)燕尾榫节点(YS-1,YS-2)的耗能能力在四种榫卯节点类型中要较其余三种榫卯节点类型强,对于半榫节点类型(SB-1,SB-2)与燕尾榫节点类型(YS-1,YS-2),当增加雀替后,其储能能力分别提升83.5%和57.1%;(5)分析四种榫头形式的受力状态,其中单向直榫节点的挤压区域最大,而半榫节点上半榫头最易发生拔榫现象,并且雀替的增加对半榫节点拔榫情况最有帮助,燕尾榫的榫头形式不同于其它三种形式,在围绕卯口转动时,抗拔能力最强。本论文成果能够改善现有木结构建筑的榫卯节点损坏问题,为农村居住木结构建筑的建设提供数据支撑,为木结构民居建筑今后的更新与设计提供一定的参考。
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