穿斗式木构架-木镶板墙抗侧性能试验研究

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传统木结构建筑是中华文明的重要符号,政府及民间均对中华传统木结构建筑投入了极大的热情及关注。已有研究在中国传统木结构的受力机理、受力性能及加固技术方面取得了重要的突破和积累,但是对木构架中内嵌墙体的结构作用以及构架与墙体间的相互作用机理极少探讨,同时,震后调查及前期探索性研究均提示内嵌墙体对传统木结构抗侧性能的重要影响。因此,阐明木构架—墙体的共同作用机理及其抗侧性能是合理评估中国传统木结构性能的必要基础。本文以中国西南地区穿斗式木结构为研究对象,设计并完成了15榀足尺穿斗式木构架-木镶板墙组合试件的单调静力加载试验及拟静力试验,通过试验认识了木构架—木镶板墙组合受力单元在侧向荷载作用下的受力过程及破坏模式,得到了极限承载力、刚度、延性等抗侧性能指标和刚度退化规律、耗能等,得到的主要结论如下:(1)榫卯连接的穿斗式木构架的抗侧刚度和抗侧承载力较低,木镶板墙可以显著提高木构架的抗侧承载力和刚度。(2)穿斗式木构架-木镶板墙具有良好的变形能力;在荷载持续施加达到层间位移角达到1/5的过程中,除横排墙试件出现明显屈服外,试件荷载位移曲线持续上升,均未表现的出明显破坏特征。(3)木镶板墙中木板布置方向对墙体的抗侧性能有不同的影响,横向布置的木板墙具有更高的刚度,竖向布置的木板墙则具有更高的承载力和延性。(4)墙体上开洞使得墙体内力传递更加复杂,承载力和刚度均有所降低,且开洞尺寸越大削弱程度越大,其破坏模式是由于穿枋的拔出而结构失效。(5)单板宽度、厚度以及跨度对穿斗式木构架-木镶板墙抗侧性能有着不同的影响。例如单板宽度降低会提高构件的刚度和耗能,单板宽度增加使得木镶板墙的承载力、刚度和耗能能力均有所下降;板厚降低使得墙体的平面外刚度降低,从而导致在出现平面外的屈曲变形,降低承载力和刚度,但板厚的增加对抗侧性能无明显影响;跨度不同是单板数量多少的体现,木镶板墙承载力和刚度与跨度成正相例关系。(6)穿斗式木构架-木镶板墙具有很好的抗震能力,在变形能力、耗能性能、强度和刚度退化方面表现了良好的抗震性能。
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