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黔东南地区传统民居穿斗式木结构力学性能与评估方法研究

胡旭  
【摘要】:震灾统计表明,我国地震的频发区域主要集中在西北和西南农村地区,地震灾害的主要承载体是农村乡镇的传统民用建筑。而我国农村传统民用建筑多以木结构为主,因此对这些结构进行性能鉴定具有重大意义。本文以黔东南地区苗、侗等少数民族民居为研究对象,从材料性能和榫卯节点性能研究出发,引入模糊综合评价法,针对现有传统民居木结构鉴定方法进行了改进和完善,并提出民居建造中榫卯结构选择的建议。具体如下:(1)基于文献和规范对现有木结构的鉴定方法进行了总结,同时从“构件-节点-结构”的角度对现有木结构的性能研究思路进行了归纳。从“地基及基础-承重结构-非承重结构”的角度,对现有木结构民居的鉴定体系进行改进并提出相关的可行性方案。(2)基于田野调查深入考察了黔东南地区苗、侗等少数民族传统民居的结构体系和节点形式,结合了该地区木结构的特点,进行了材料性能试验和四个边节点的低周反复试验。分析了榫高、榫宽参数对有穿销直榫抗震性能影响,对比研究了有穿销直榫和有穿销透榫两种当地常见边节点的抗震性能,并从性能角度提出了在民居建造中优先选择有穿销直榫边节点的建议。(3)基于材性试验和边节点试验研究,对有穿销直榫节点进行了受力分析,推导出了有穿销直榫节点的弯矩-转角计算公式并进行了验证,并以此进行了简化并提出了适用于工程的节点弯矩-转角计算模型。(4)基于田野调查结果进行了一组有穿销和无穿销穿透榫的往复荷载试验研究。对比研究了弯矩-转角曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、延性以及耗能能力等抗震性能指标,提出了穿透榫宜加销栓的合理建议。(5)基于材性试验和节点试验研究,运用SAP2000软件对黔东南地区典型民居进行了整体结构分析,研究了重要杆件对整体结构承载力的影响。同时模拟得到了有无屋架、有无附加荷载情况时一榀框架在单调水平荷载作用下的荷载-位移曲线,并通过理论计算对其抗侧刚度进行了验证。最后,引入了模糊数学评价法,并结合性能研究,提出了适用于传统民居鉴定的可行性方案。


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