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我国现有的木结构古建筑最早已有近千年的历史,而古建筑经过历史的洗刷和地震灾害后仍屹立不倒,榫卯连接在这其中所发挥的作用越来越受到文物保护工作者的关注。榫卯连接作为木结构特有的连接方式,其力学性能对结构的影响是不容忽视的。作为半刚性连接,既能承受一定的荷载,产生变形,表现出良好的延性和耗能能力;另一方面,榫卯的相互作用容易导致节点破坏,对整个结构的安全性产生不利的影响。因此,对榫卯节点的性能进行研究对传统建筑的保护十分重要。 本研究选择了直榫与燕尾榫两种典型的榫卯连接,通过对榫卯节点的力学性能进行试验研究及有限元仿真分析,对脱榫与木构架的静力特性进行了深入的分析研究,主要研究工作包括以下方面。 (1)对两种连接方式的受力、传力机制和破坏模式进行了理论分析,并通过材性试验,对试验所用木材的材性进行测量,为节点的静力试验提供一定的材性依据。 (2)建立了不同脱榫程度的燕尾榫、直榫及对比梁试验模型,通过静力试验,研究了脱榫对构架的破坏形态、荷载-跨中位移、承载力的影响,并对两种模型进行了详细的对比。 (3)通过有限元分析软件,建立了透榫与燕尾榫两种节点的模拟模型,对其进行不同程度的脱榫后,对构架整体、卯口及榫头的破坏形态、应力、位移进行分析。与静力试验进行对比,确定了两种模型的承载力及主要破坏特点。 (4)在节点施加弹簧模拟榫卯连接,将弹簧节点的刚度达到木材的弹性模量时的弯矩与有限元中实体模型的截面弯矩进行比较,提出比较刚度系数的方法,对榫卯节点的半刚性进行研究。