扁钢装置加固木结构古建筑榫卯节点的试验研究

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木结构古建筑是世界文化遗产的重要组成部分,是中华文明的历史积淀。现存木结构古建筑建造年代久远,又饱受战火和自然灾害破坏,部分建筑虽已经得到文物保护单位的有效维护,但仍存在一些建筑的安全储备水平较低。木结构古建筑属于历史文化遗产,在维护与加固上宜遵循“最小干预、可拆卸、隐蔽和无损”等原则。因此,研究木结构古建筑修复和加固技术具有重要的现实意义。  论文重点归纳、总结了木结构古建筑的结构特点和传力体系特点,分析并汇总了木结构古建筑的残损特点,归纳木结构古建筑榫卯节点的修复和加固技术的种类、适用范围和技术要点等,为榫卯节点的安全性评估和修复加固提供一定的技术依据。  论文结合理论分析和试验研究脱榫对榫卯节点抗弯承载能力的影响。设计并制作6个榫卯节点,透榫、半榫和燕尾榫各2个。采用低周反复加载方案研究脱榫对榫卯节点抗弯性能的影响。透榫节点的脱榫量为0、10、20和40mm,半榫节点的脱榫量为0、10和20mm,燕尾榫的脱榫量为0和10mm。论文分析了各个工况下榫卯节点抗弯刚度的变化规律。  基于防脱榫、微损、可识别和不改变节点受力特性等意图设计并制作了4类扁钢装置,分别是梁端有间隙柱端未固定、梁端有间隙柱端固定、梁端无间隙柱端未固定和梁端无间隙柱端固定等。采用低周反复加载方案研究各类装置加固榫卯节点的抗弯加固效果,采用单向拉拔方案研究梁端无间隙柱端固定装置加固透榫和燕尾榫节点的抗拉加固效果。分析榫卯节点抗弯刚度、脱榫残余量、抗拉强度、扁钢装置工作状态等的变化规律。  主要研究结论如下:  1)脱榫对榫卯节点的抗弯性能影响显著,且反复加载对节点的抗弯性能也存在一定影响。  2)梁端无间隙柱端螺钉固定和梁端有间隙柱端螺钉固定的加固装置能够在一定程度增大节点的抗弯刚度,柱端自由类和柱端螺栓固定类加固装置对节点的抗弯刚度基本无影响。  3)柱侧加固件的弧长对加固装置的加固效果存在一定的影响。  4)梁端有间隙柱端螺栓固定、梁端无间隙柱端固定的加固装置均能够一定程度增大节点的抗拉强度,其中柱端螺栓固定的加固装置效果最明显。
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