古建筑木结构榫卯节点的力学性能及设计方法研究开题报告
2020-04-14 17:17:21
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
一、文献综述
本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状
中国古代木结构建筑的各个构件之间一般采用榫卯连接。木结构榫卯是由榫头和卯孔组成,可以承受一定的荷载,具有很好的弹性和较好的承担水平推力的作用,表现出较强的半刚性连接特性,且产生一定的变形,可以吸收部分地震能量,减少结构的地震响应。目前对木结构榫卯节点的理论研究主要是建立在半刚性理论的基础上。针对目前的研究程度,方东平、俞茂宏、赵均海[1]等通过定义和引入反映木结构古建筑斗拱与榫卯节点特性的半刚性节点单元,建立适合木结构古建筑特点的3维有限元计算模型和分析方法,通过有限元动力计算以及与现场试验和模型试验结果的对比分析,对西安北门箭楼的动力特性进行了深入的分析讨论,获得了西安北门箭楼的前6阶振动模态;仓盛、竺润祥、任茶仙、俞茂宏[2]利用逐级加载的方式做木结构榫卯节点试验,通过拟合荷载一位移曲线求得各种榫卯形式的刚度值,提出无质量无尺寸的虚梁元作为计算单元,对宁波保国寺大殿进行了动力分析,得到3个节点的位移响应,对宁波保国寺大殿的工作状态有了初步认识;赵鸿铁、薛建阳[3]通过殿堂型木构架模型振动台试验研究了其动力特性和地震反应,记录了结构加速度反应曲线及动力系数随激振强度增加的变化情况。指出木构架榫卯连接的柔性和挤压变形是结构耗能减震的主要原因,另外,柱子与基石之间摩擦耗能是动力系数不断减小重要因素;丁磊,王志赛,俞茂宏仁[4]州用6个互不祸合的弹簧来描述榫卯连接的半刚性单元在不同方向的刚度,建立没有质量也没有几何尺寸的三维半刚性节点单元对木结构榫卯节点进行模拟。并采el-centro波作为地震激励,成功地对西安鼓楼木结构进行了动力特性分析。绘制出x, y方向上地震能量随时间的变化曲线,认为地震能量是有结构阻尼、榫卯连接和动能三部分吸收,其中结构阻尼吸收了50%的能量,榫卯连接吸收了30%以上的能量。反应出了木结构建筑耗能减震效果。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
三、本课题研究内容,关键问题和拟采用的研究手段
1、本课题研究内容:对现有榫卯连接木结构的一些力学性能的研究情况作一个概括性的总结。
2、本课题关键问题:建立榫卯连接木结构节点计算分析简化力学模型;