基于材料特性仿古建筑斗栱节点力学性能的研究

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1、...独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部

2、门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日......摘要在立柱和横梁交接处，从柱顶上加的一层层探出成弓形的承重结构叫栱，栱与栱之间垫的方形木块叫斗，合称斗栱，也作枓栱。古代建筑斗栱节点均使用木质材料，现代仿古建筑中开始出现混凝土、金属等材料制作的仿古斗栱节点。由于材料的不同，由其构成的斗栱节点在力学性能上也会出现不同，最终会影响整体结构的内力分布和力学性能。目前国内外学者大都针对木制斗栱节点进行各方面的研究，而对于其他材料斗栱节点的研究几乎没有，因此，本文从材料方面针对斗栱节点的

3、力学进行了研究。首先，本文对中国古建筑的发展历程做了介绍，并对于古建筑中重要的部分斗栱节点的起源和发展历程做了详细的介绍，对斗栱节点国内外研究的资料进行了收集分析，了解了斗栱的研究现状。第二，以山西省运城市新绛县文庙大殿斗栱为原型并参照清式斗栱的基本构造按照1斗口=40mm的比例进行木制斗栱模型设计制作，通过对该模型进行力学试验，得到了木制斗栱的材料性能（落叶松木），木制斗栱节点的荷载-位移曲线。并对该节点各构件的应变进行了测试得出了各构件的荷载-应变曲线，同时通过动力学试验得到该斗栱节点的阻尼特性和自振频率。这些测试结果不仅能够为其它材料节点的有限元分析提供翔实的参数

4、，而且还可以为以后类似的模型试验提供参考。第三，在研究了斗栱节点的结构模型和计算模型后，基于有限元软件ABAQUS建立了试验模型的精细化有限元模型，并对试验过程进行了数值模拟，模拟结果与试验吻合良好，从而验证了有限元模型及计算方法的正确性。通过试验和数值分析可知，斗栱节点的竖向挠度，随着静力荷载的增加而增加；当荷载作用斗栱节点时，斗栱节点昂构件顶面受拉，且应变与荷载基本呈线性关系，随着荷载的增加而增加，不同构件对荷载的变化是不同的。第四，利用有限元软件ABAQUS建立了斗栱节点的数值模型，分别对木制斗栱节点、混凝土斗栱节点和钢斗栱节点进行了力学性能分析，发现混凝土材料的

5、斗栱节点承载能力最差，钢材料的斗栱节点承载能力最大；斗栱节点大斗构件的受力特性与材料无关；斗栱节点正心万栱的受力状态和材料有一定的关系，其中混凝土斗栱节点和钢斗栱节点的受力状态相似，均有明显的带状应力区出现，整个应力分布呈“W”型，而木制斗栱节点则在相同区域出现“M”型。第五，通过不同材料斗栱节点的抗震性能进行有限元数值分析，可知，三种材料斗栱节点均具有良好的抗震性能；在滞回力方面，钢斗栱节点的最大，混凝土斗栱节点最小；钢斗栱节点的滞回曲线比木制斗栱节点的滞回曲线饱和度低，......说明钢斗栱节点的塑性变形能力比较强。关键词：斗栱材料特性静力特性动力特性抗震性能...

6、...ABSTRACTThesetislayersarcuatebearingstructure,whichisonthetopofcapitals,inthejunctionofpostandbeam.And,thebracketissquarewoodblockbetweensetandset,collectively,thebracketset.Thebracketsetnodesofancientarchitectureusedwoodmaterials,andthemodernantiquebuildingsbegintoappeartheantiquebra

7、cketsetnodeswhicharemadeofconcrete,metalandothermaterials.Becauseofthedifferentmaterials,themechanicalpropertiesofbracketsetwhichconstitutedbythemarealsodifferent,andultimatelywillaffecttheinternalforcedistributionandmechanicalpropertiesoftheoverallstructure.Therefore,the