广府古建木结构残损箍头榫加固节点抗震性能研究

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1、工程硕士学位论文广府古建木结构残损箍头榫加固节点抗震性能研究作者姓名黄才茂工程领域建筑与土木工程校内指导教师陈庆军副教授校外指导教师黄泰赟教授级高工所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年4月Researchonseismicbehaviorofstrengtheneddamagedhooptenon-mortisejointofancienttimberstructuresinCantonA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate：HuangCaimaoSupervisor：Pr

2、of.ChenQingjunSouth China University of Technology Guangzhou, China摘要广府祠堂建筑是一种介于高级殿堂与普通民宅之间的建筑体系。由于长期受到自然环境的作用，数量众多的祠堂建筑均存在着不同程度的残损，迫切需要加以保护修缮。广府祠堂建筑中常采用箍头榫节点对梁柱进行连接，其箍头榫节点的细部构造具有明显的地域特征，但目前针对广府祠堂建筑残损箍头榫节点的加固研究非常稀少，这为广府祠堂木结构的保护和修缮工作带来了较大的困难。对广府地区残损箍头榫加固节点的抗震性能的研究具有重要的理论意义和社会价值。本文主要

3、开展了以下研究工作：（1）对14组碳纤维布（CFRP）-木材间的粘结-滑移试件进行单剪试验研究，探究不同粘结长度、不同CFRP层数和不同环箍层数对粘结-滑移的影响。结果表明：CFRP层数较少时，试件的极限承载力随着CFRP层数的增多而提高，而CFRP层数较多时则发生粘结面破坏。CFRP和木材的界面剥离过程是一个粘结剪应力由加载端向自由端传递的过程。CFRP沿纵向的局部滑移量从加载端到自由端是个由大变小的非线性变化的过程，CFRP-木材间的有效粘结长度为180mm~200mm。环箍对提高试件的极限承载力的作用不明显，但它会影响CFRP应变传递，环箍层数越多，约

4、束作用越强。（2）对7个经过抗震性能试验的残损箍头榫节点试件进行加固，并进行低周反复荷载试验。对比加固前后节点试件抗震性能，并探讨柱直径D、榫宽度t等参数和不同加固方法对节点抗震性能的影响。试验结果表明：有4个加固后的试件的承载力比加固前的大。加固后的试件节点初始刚度明显大于加固前的试件节点初始刚度。采用CFRP加固节点的极限弯矩主要和梁榫原始损伤程度有关，采用钢套架加固的试件极限承载力比加固前的极限承载力大幅提高。残损箍头榫加固节点的初始转动刚度随着柱直径D和榫宽t的增大而增大，节点的极限弯矩与耗能能力和加固梁榫抗弯截面系数的大小呈正相关的关系。总体而言，

5、钢套架加固法的抗震性能最优，其次为不限制榫卯转动的CFRP加固法，而限制榫卯转动的灌胶L型CFRP加固法最差。（3）在对残损箍头榫加固节点的受力机理分析的基础上，对CFRP-M1法和CFRP-M2法加固的节点的弯矩-转角理论关系进行了推导并通过试验结果验证了理论计算公式的正确性。对影响残损箍头榫加固节点弯矩-转角关系的因素分析后发现，两种加固法中，残损箍头榫加固节点的初始刚度、梁侧面CFRP临界断裂弯矩和L型CFRPI临界断裂弯矩均随着梁高h、柱直径D、榫宽度t的增大而增大；梁侧面CFRP临界断裂弯矩随着梁侧面CFRP层数的增加呈现出先增加后减缓甚至减小的趋

6、势。残损箍头榫加固节点的极限弯矩和梁榫原始损伤裂缝深度、梁上下部CFRP折算厚度、梁高h、柱直径D、榫宽度t等因素有关。对理论计算公式进行简化并提出了残损箍头榫加固节点的不同受力特征点的三折线和五折线力学计算模型。关键词：残损木结构；粘结-滑移试验；箍头榫；加固；低周反复荷载试验IIABSTRACTThe ancestral hallin Canton is a kind of building systemwhich is between the senior palaceand common house. As a result of the long-

7、termerosion of the external environment, there are a large number of ancestral hallbuildings were damaged to varying degreesandthey are inurgent need ofprotectionand repair.The hoop tenon-mortise jointsare often used to connect the beams and columns inancestral hall. Thedetail of t

8、he hoop tenon-mortise join