基于摇摆柱原理的古建筑木结构柱架抗侧分析及试验验证_张风亮VIP免费

IndustrialConstructionVol.43，No.10，2013工业建筑2013年第43卷第10期55基于摇摆柱原理的古建筑木结构柱架抗侧分析及试验验证*张风亮1，2赵鸿铁1薛建阳1谢启芳1隋䶮1罗峥1(1.西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055;2.陕西省建筑科学研究院，西安710082)摘要:古建筑木结构柱架的抗侧能力对整体结构的抗震性能有着重要的影响。通过对柱架受力机理进行分析，得出在水平反复荷载作用下柱架的受力变形以侧移为主，类似于“摇摆柱”;柱摇摆产生的埋置嵌入作用是柱架产生抵抗弯矩的根本原因;基于“摇摆柱”原理，并结合试验提出水平反复荷载作用下古建筑木结构柱架抗侧弯矩的理论计算公式，其计算结果与试验结果吻合良好;将试验与理论计算得出的M－θ骨架曲线进行拟合，分别得出了三组柱架的抗侧刚度公式。关键词:柱架;摇摆柱;抗侧分析;埋置嵌入;试验验证;抵抗弯矩DOI:10.7617/j．issn．1000－8993.2013.10.013LATERALLOAD-RESISTINGANALYSISANDEXPERIMENTALVERIFICATIONOFANCIENTTIMBERCOLUMN-FRAMEBASEDONSWING-COLUMNSPRINCIPLEZhangFengliang1，2ZhaoHongtie1XueJianyang1XieQifang1SuiYan1LuoZheng1(1．SchoolofCivilEngineering，Xi'anUniversityofArchitecture＆Technology，Xi'an，710055，China;2．ShaanxiInstituteofArchitectureScience，Xi’an710082，China)Abstract:Thelateralload-resistingcapacityofancienttimbercolumn-frameplaysanimportantroleinseismicbehaviorofthewholestructure．Throughtheanalysisofthebearingmechanismtothecolumn-frame，itwasfoundthatthedisplacementofthecolumn-frameunderlaternalcyclicloadingwasmainlylateraldisplacement，justas“swing-columns”，andtheembedmentduetoswingwasthebasicreasonofproducingresistingmoment．Basedontheprincipleof“swing-columns”andtheexperiment，itwasestablishedthetheoreticalcalculatingformulafortheresistant-lateralmomentofancienttimbercolumn-frameunderthehorizontalcyclicloading;thecalculatedresultswereingoodagreementwithexperimentalresults．ThroughfittingtheM-θskeletoncurvesbasedontheexperimentandtheoreticalcalculations，itwasrespectivelygotthelateralstiffnessformulaofthreegroups’column-frame．Keywords:column-frame;swing-columns;lateralload-resistinganalysis;embedment;experimentalverification;resistingmoment*国家科技支撑计划资助课题(2013BAK01B03-2);国家自然科学基金项目(51278399);国家文物局文物保护科学和技术研究课题(20110123)。第一作者:张风亮，男，1985年出生，博士研究生。电子信箱:zhangfengliang2004@126．com收稿日期:2012－10－250概述古建筑木结构是中华民族五千多年文明史的直接体现，它不仅凝聚了中国古代的艺术和科技成果，也直接体现了中华民族丰富悠久的文化价值。在漫长的历史岁月中，不少古建筑木结构由于其独特的营造技术以及优良的抗震性能而能在无数次自然灾害的摧残下依然保存至今。这其中，柱架作为结构承载力的主体，其复杂的抗侧能力起着非常重要的作用。文献［1］曾通过柱架的动力和静力试验得出了柱架的恢复力模型曲线(如图1所示)，但并未给出理论计算方法;文献［2］将柱架简化为具有相应等效侧移刚度梁的刚接框架，结合试验并参考GB50017—2003《钢结构设计规范》［3］，采用乘以弯矩增大系数法得出了木框架的抗侧刚度公式，但此公式一方面缺乏理论依据，另一方面其适用范围较小(最大侧移量为40mm)，对于柱架的抗侧力分析不具有通用性。因此，本文主要通过理论分析并借助于课题组进行的8组柱架(3组未加固柱架、3组碳纤维布加固柱架和2组扁钢加固柱架)的拟静力试验，更加系统全面的对燕尾榫柱架的抗侧机制进行56工业建筑2013年第43卷第10期定性的和定量的理论分析，并将理论分析结果与试验结果相比较。图1Kumimono柱摇摆恢复力模型曲线Fig．1Kumimono’srestoringforcetocolumnrocking1燕尾榫柱架的受力机制对于燕尾榫柱架(图2)，由于柱脚的平摆浮搁，放松了柱脚与础石之间的相互约束，即柱脚与础石交界...