五等材单跨木构架承载性能模拟分析

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:huanan_0909
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依据宋《营造法式》,利用Abaqus建立了单跨木构架模型,对木构架的自由振动及简谐振动的振动特性进行了动力分析,研究了木构架在不同频率和不同加速度峰值正弦激励下的振动特性,对带雀替木构架进行了拟静力分析,研究了雀替对木构架承载性能的影响。通过不同配重及以不同初始水平位移的自由振动模拟实验的比较,分析了木构架的相对位移响应,结果表明自由振动曲线振幅呈现出衰减趋势,周期与振幅关系曲线均表现出振幅越大则周期越长。通过进行不同频率和不同加速度峰值的正弦激励的模拟实验,分析了木构架的加速度响应和相对位移响应,结果表明当输入加速度峰值较小的正弦激励时,柱顶和柱底两个部位的加速度时程曲线基本重合,正弦激励的加速度峰值继续增大到200gal时,柱顶和柱底的加速度时程曲线不再重合,柱顶加速度时程曲线的相位要比柱底滞后。在不同加速度峰值的正弦激励下,木构架各部位的加速度最大值总趋势是与激励的加速度峰值成正比。无论何种工况下,柱顶和柱底的加速度反应最大值均要大于底板部位的。随着正弦激励加速度峰值的增加,柱顶和柱底的相对位移反应最大值在总体趋向上变大,木构架的侧向变形变大,柱顶位移的增加程度要大于柱底。高频的正弦激励能够使模型产生更大的位移反应,其中最大位移反应发生在瞬态阶段。随激励加速度峰值的增加,柱架的抗侧刚度越来越小。在各频率正弦激励下,它们未发生倒塌时的最大柱架侧移角分别为1/8、1/8、1/6、1/5,说明古建筑木结构具有很好的变形性能。对有无雀替、不同配重的单跨木构架模型的拟静力模拟,得出结构的水平拔榫量、滞回、刚度退化、骨架及摩擦耗能曲线,建立了单跨木构架的恢复力模型,结果表明了古建筑木结构具有优良的耗能性能,随着柱顶配重的增加,结构的抗震性能和耗能增强,且两种木构架的滞回曲线均表现出捏拢效应,呈反Z字形,体现出了结构刚度退化特征和滑移特性。在位移荷载相同时,有雀替能够更好的保护柱脚,延长柱脚使用寿命。雀替的存在能够阻止结构的变形,增强榫卯节点的抗弯和抗剪能力,使榫头难以拔出卯孔。带雀替的木构架刚度衰减较快。无雀替的木构架摩擦耗能能力更强,有利于减震抗震。
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