古建筑木结构榫卯节点摩擦耗能及抗震性能分析

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1、分类号TU366.2学号1201240112而妥逢統科技大#学位论文古建筑木结构榫卯节点摩擦耗能____________及抗震性能分析___________作者__________文自刚__________指导教师姓名______胡卫兵教授申请学位级别硕士专业名称结构工程论文提交日期2015.05论女答辩日期2015.06学位授子单位函要邊痰斜敘大嗛答辩委员会主席刘伯权评阅人____________本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中己经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人

2、或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名句曰期：以匕《•/]关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文

3、解密后应遵守此规定）本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研宄所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三笙以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名:寸但冈'丨指导教师签名：f]西安建筑科技大学硕士学位论文古建筑木结构榫卯节点摩擦耗能及抗震性能分析专业：结构工程研究生：文自刚指导教师：胡卫兵教授摘要古建筑木结构在地震作用时，其榫卯连接之间允许有一定量的水平错动，节点之间将会发生摩擦

4、，正是由于榫卯节点之间的这种摩擦耗能从而使古建筑木结构具有良好的抗震性能。因此对榫卯连接之间的特性进行深入研究，是古建筑木结构的结构特性及其进行抗震性能研究的基础。本文基于能量等效原理，推导出了榫卯节点之间的干摩擦耗能的等效阻尼系数，以一榀框架为例，定量地研究了木结构榫卯节点在地震作用下的摩擦耗能减震性能。基于榫卯节点的摩擦耗能，建立了西安钟楼整体结构的简化模型，对结构的抗震性能进行了研究。本文完成的主要研究工作有：（1）建立了木结构节点等效摩擦阻尼系统，利用能量等效原理，将榫卯接触面之间的摩擦力变换为等效阻尼，推导出节点关于干摩擦耗能的

5、等效阻尼系数。以燕尾榫节点为例，定量得到了木结构榫卯连接的等效阻尼系数的大小。（2）以一榀木框架为例，考虑了节点关于干摩擦耗能的等效阻尼系数，对比研究了结构在地震作用下梁、柱顶的位移与梁柱节点相对位移，分析了结构的各层次的滞回曲线以及累计耗能曲线，引入减震系数，得到了榫卯节点的摩擦滑移在地震作用下具有较好的减震作用，而且随着地震动强度的增大，其减震效果越明显；由榫卯连接的柱架耗能占总耗能的主要部分，而榫卯连接之间的摩擦滑移也能够占总耗能的一定比例。（3）为了定量研究干摩擦耗能对整体结构的影响，以西安钟楼为研究对象，考虑了节点关于干摩擦耗

6、能的等效阻尼系数，通过对结构的模态的分析验证了模型的正确性。研究了结构在不同地震激励作用下柱脚、一层、二层以及屋盖的位移以及加速度反应特性，对比分析了结构的动力特性以及屋盖侧移变形，得到了以下结论：钟楼木结构在考虑节点摩擦阻尼时各层位移减震系数在75%~80%之间，定量的描述了结构榫卯节点的摩擦耗能对整体结构的减震作用；各个层面动力放西安建筑科技大学硕士学位论文大系数从柱脚至顶层基本逐渐减小，表明古建筑木结构具有较好的耗能减震特性；古建筑木结构榫卯节点的摩擦滑移能够减小钟楼木构架的侧移角，体现了梁柱榫卯连接之间的摩擦滑移能够更好的保证古建

7、筑木结构的整体变形能力。关键词：古建筑木结构；干摩擦阻尼；等效阻尼系数；摩擦滑移；抗震性能论文类型：应用基础研究基金项目：国家自然科学基金项目（51378245）国家自然科学基金项目（51248003）陕西省科学技术研究发展计划项目（2013K13-02-08）西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchonFrictionEnergyDissipationandSeismicPerformancefortheJointsofAncientTimberStructuresSpecialty：StructuralEngineeringNam

8、e：WenZigangInstructor：Prof.HuWeibingAbstractAffectedbytheearthquake,acertainamountofhorizontaldi