中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究
中国古代木结构建筑榫卯节点抗震试验研究
中国古代木结构建筑榫卯节点抗震试验研究中国古代木结构建筑作为中国文化的重要组成部分，在传统建筑学中占有着重要的地位。
作为一种特殊的建筑形式，木结构建筑由于其独特的建筑技术和色彩文化特点，一直备受人们的青睐。
然而，随着中国现代化建筑的进步和发展，传统的木构建筑已经逐渐淡出文化舞台，甚至连古老的建筑技术也面临着越来越多的挑战。
但是，随着近年来地震频发，对于传统建筑的抗震能力也越来越受到关注。
事实上，经过多年的实践，木结构建筑的耐震性得到了良好的验证。
本文通过榫卯节点有关的抗震试验研究，探讨了中国古代木结构建筑的抗震能力。
一、中国古代木结构建筑的历史和发展中国古代的建筑与文化，其历史与悠久的发展经历，对于建筑和文化有着很深远的影响。
古代中国最早的建筑形式，是在青铜器时代出现的建筑单元，这些建筑单元部分使用木材，但没有加工榫卯结构。
而随着时间的推移和中国文化的蓬勃发展，木结构建筑逐渐成为人们所推崇的建筑形式。
中国木结构建筑主要采用拼合的、榫卯连接的方式，切割、加工和安装的逐步完善和发展，使木结构建筑逐渐成为一种工艺技术的结晶。
榫卯连接技术也体现了中国工匠精湛的木材加工技术。
二、木结构建筑榫卯连接技术榫卯连接技术是中国古代木结构建筑的核心技术，它是构造系统的精髓之一。
榫卯连接的技术是指通过将构件上的凸出部分和凹进部分进行精密地加工，并将其恰当地组合在一起，形成一种结构连接方式。
由于这种结构连接方式的设计和加工技能，中国木结构建筑在古代的建筑历史上享有很高的声誉，如“飞檐重檐”、“暗间明窗”等气势恢宏的木构建筑都是采用榫卯连接技术。
三、木结构建筑的抗震能力研究中国古代木结构建筑作为一种特殊的建筑形式，其耐震性一直是人们关注的焦点。
毕竟，地震对于建筑物的威胁是不可忽视的。
经过多年的研究和探索，笔者发现榫卯连接技术是中国木结构建筑具有很好抗震性的因素之一。
在千百年来的实践中，中国木结构建筑的榫卯连接技术被广泛应用于建筑物中，并得到了良好的实证结果。
古建筑榫卯节点抗震加固数值模拟研究
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第 ８ 第 ３期 卷
２０ １０年 ６月
水 利 与建 筑 工程 学报
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中国古建筑木结构加固及其性能研究
中国古建筑木结构加固及其性能研究中国古建筑木结构加固及其性能研究中国古建筑作为中华文明的瑰宝，代表着悠久的历史和文化传承。
然而，古建筑木结构的老化和损坏是不可避免的问题，对于其加固和保护研究具有重要意义。
本文旨在探讨中国古建筑木结构加固的方法与技术，并深入分析其在结构性能上的影响与改进。
中国古建筑多采用木结构，主要由梁、柱、墙等构件组成。
然而，随着时间的推移，木材会受到空气中的湿度、温度及虫蛀等因素的侵蚀，从而造成木结构的老化和损坏。
为了保护古建筑的完整性和安全性，研究者们积极探索着木结构加固的方法。
较为常见的木结构加固方法包括加固材料的应用和结构构件的改造与加强。
加固材料主要包括钢筋、钢板、玻璃纤维等，通过将这些材料与木材进行连接，可提高木结构的强度和稳定性。
钢筋加固是一种常见的加固方法，通过钢筋的穿插连接，提高了木结构的抗拉性能。
钢板加固则通过将钢板与木材一同使用，增加了木结构的刚性和抗弯强度。
玻璃纤维加固则是将玻璃纤维布贴在木结构表面，形成一层保护膜，提高了木结构的耐久性和抗震能力。
另一方面，结构构件的改造与加强也是古建筑木结构加固的重要方面。
改造与加强通常包括增加结构支撑、改善节点连接等。
在结构支撑方面，可以采用增加剪力墙、加强支承梁等方式来提高木结构的整体稳定性。
改善节点连接则是通过重新设计节点，采用精确的加固技术来提高木结构的整体受力性能。
除了加固方法本身的研究，加固后木结构的性能评价和检测也是非常重要的。
性能评价主要包括对加固后木结构的抗震、抗风、抗荷载等方面的测试。
通过进行系列试验，可以全面评估加固方法的有效性和可行性。
而检测则包括对加固后木结构的质量、强度等方面进行检测和评估，以确保加固后的木结构符合相关安全标准。
综上所述，中国古建筑木结构加固及其性能研究是一项具有重要意义的工作。
通过应用适当的加固方法，结合精确的检测和评估，可以有效延长古建筑的使用寿命，保护和传承优秀的文化遗产。
古建筑木结构榫卯节点加固研究
古建筑木结构榫卯节点加固研究
葛福冲;巩豪杰;张金涛;马元松;陈清华
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】古建筑木结构在漫长的使用周期里,受自然环境和人为因素的影响,容易出现裂缝、腐朽、虫蛀、孔洞等不同形式的损伤,尤其是作为连接构件的榫卯拔榫现象比较常见,因此研究古建筑木结构榫卯节点的加固尤为重要。
根据加固材料的不同,对传统加固技术和新型加固技术的研究现状进行总结,并对未加固的榫卯节点进行有限元模拟,分析榫卯节点存在的主要问题,建议对古建筑进行预防性加固和加强学科交叉研究,以期能够更好地保护古建筑。
【总页数】3页(P25-27)
【作者】葛福冲;巩豪杰;张金涛;马元松;陈清华
【作者单位】聊城大学季羡林学院;聊城大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU366
【相关文献】
1.古建筑木结构榫卯节点抗震与加固研究进展
2.碳纤维加固古建筑木结构榫卯节点承载力计算
3.古建筑木结构榫卯节点性能研究综述
4.古建筑木结构榫卯节点分析与研究进展
5.古建筑木结构榫卯节点采用碳纤维布加固模型振动台试验研究
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中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究
中国古建筑木结构的主要特点之一就是柱和额柄组成的构架以及其他构件之间采用样卯连接。
这种连接方式使得各节点刚柔并济，具有一定的抗弯能力及良好的耗能能力。
但是这种连接方式在水平地震作用下会使木结构出现局部拔桦、节点松脱现象，使得整体或局部构架歪闪倾斜。
因此对古建筑木结构梯卯节点及加固的研究具有极其重要的意义。
这两篇（《中国古建筑木结构样卯节点加固的试验研究》、《碳纤维布及扁钢加固古建筑桦卯节点抗震性能试验研究》）主要探究了燕尾禅在未加固、用碳纤维布加固、用扁钢加固三种情况下构架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能，现总结如下：（1）滞回曲线：滞回曲线形状是构架抗震性能的一个综合表现，滞回环面积越大，表明构架消耗地震能量的能力越强，抗震性能越好。
所有构架的荷载-位移滞回曲线都具有明显的“捏缩”这说明样卯之间在受力的过程中发生了较大的滑移，且滑移量随位移幅值的增加而增大。
这是由于桦卯在受力过程中产生了塑性变形，循环加载过程中桦卯之间留有空隙，要经过一段滑移后才能重新挤压受力）。
扁钢加固的钢架其滞回曲线比未加固构架更为饱满（一方面扁钢自身具有刚度，另一方面扁钢在梯卯未挤压时受到拉力后也能限制样卯的转动）。
CFRP布加固的构架其滞回曲线的饱满度介于未加固构架和扁钢加固构架之间（CF即布在梯卯未挤压时也能限制样卯的转动，但是CFRP布本身不具有）（这个可能是刚度比较小吧，我也不太确定，文献中是这样说的）。
（2）骨架曲线：骨架曲线能够反映构架的极限承载力和变形能力。
从本次试验的结果可以看出：扁钢加固构架的强度和刚度得到了明显的提富，碳纤维布加固构架的强度和刚度也比未加固构架的要大，特别是在水平位移较大时提高幅度更大。
（3）刚度退化：各构架的刚度随着位移的增加而逐步减小，但减小的幅度不是很大，扁钢加固构架刚度较大（扁钢自身具有一定的刚度），未加固构架较小，CFRP布加固的构架居中。
中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展
林业工程学报，２０２０，５（４）：２９－３７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９０８０３０收稿日期：２０１９－０８－３１㊀㊀㊀㊀修回日期：２０１９－１２－０２基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（ＣＡＦＹＢＢ２０１７ＳＹ０３６）；国家重点研发计划（２０１７ＹＦＣ０７０３５０１）㊂作者简介：武国芳，男，助理研究员，研究方向为木材力学与木结构建筑㊂通信作者：赵荣军，女，研究员㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｏｎｇｊｕｎ＠ｃａｆ．ａｃ．ｃｎ中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展武国芳１，孙竞成１，黄成建２，任海青１，赵荣军１∗（１．中国林业科学研究院木材工业研究所，北京１０００９１；２．国家林业和草原局竹子研究开发中心，杭州３１００１２）摘㊀要：榫卯是指木结构建筑中柱㊁梁等构件连接在一起的一种凹凸结合的连接方式㊂然而，木材作为一种生物材料，随着使用年限的延长，出现的干缩湿胀㊁开裂变形等损伤会对榫卯连接节点的连接特性造成不良影响，因此，探究木结构榫卯连接节点的力学性能对建筑结构的安全性能具有重要意义㊂在木结构建筑中，榫卯连接节点的构造多种多样，力学特点和传力机制也各不相同㊂根据榫卯连接节点在木结构建筑中使用功能将其分为公母榫㊁直榫㊁燕尾榫㊁管脚榫㊁馒头榫和搭扣榫等六大类，简要介绍了各类榫卯连接节点的结构特点和应用情况㊂综述了常见榫卯连接节点半刚性的连接特性和节点刚度的求解方法，总结了不同种类榫卯连接节点和模拟残损榫卯连接节点的抗震性能及木结构建筑模型中的榫卯连接节点在人工模拟地震中位移响应和加速度响应的相关研究，概述了常见榫卯连接节点在外力作用下的破坏形式及破坏特征㊂根据榫卯连接节点的破坏形式，重点从金属构件和纤维增强复合材料两个方面对榫卯连接节点的加固效果进行归纳㊂总结了有限元分析法在榫卯连接节点力学性能方面的相关研究，指出了榫卯连接节点力学性能研究存在的问题，提出了榫卯连接节点研究的相关建议及其发展方向，以期为榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用提供新思路㊂关键词：榫卯连接节点；力学性能；抗震性能；加固；有限元分析中图分类号：ＴＵ３６６．２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：２０９６－１３５９（２０２０）０４－００２９－０９Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＷＵＧｕｏｆａｎｇ１，ＳＵＮＪｉｎｇｃｈｅｎｇ１，ＨＵＡＮＧＣｈｅｎｇｊｉａｎ２，ＲＥＮＨａｉｑｉｎｇ１，ＺＨＡＯＲｏｎｇｊｕｎ１∗（１．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＣＡＦ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＢａｍｂｏｏＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｎｏｎａｎｄｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｉｓａｃｏｎｃａｖｅ⁃ｃｏｎｖｅｘｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｏｄｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇｐａｒｔｉｓｃａｌｌｅｄｔｅｎｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃａｖｅｐａｒｔｉｓｃａｌｌｅｄｍｏｒｔｉｓｅ．Ｔｈｅｔｅｎｏｎａｎｄｍｏｒｔｉｓｅｂｉｔｅｅａｃｈｏｔｈｅｒａｎｄｐｌａｙａｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｌｅ．Ｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ，ｂｅａｍｓ，ｔｒｕｓｓｐｕｒｌｉｎｓ，ｒａｆｔｅｒｓａｎｄｏｔｈｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｇｅｔｈｅｒｔｏｆｏｒｍａｎｅｌａｓｔｉｃｆｒａｍｅ，ｗｈｉｃｈｈａｓｃｅｒｔａｉｎｔｅｎｓｉｌｅ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ，ｆｌｅｘｕｒａｌａｎｄｔｏｒ⁃ｓｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｓｈｏｗｓｇｏｏｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｔｒａｎｓｍｉｔｖｅｒｔｉｃａｌｌｏａｄｓａｎｄｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｕｔａｌｓｏｈａｖｅｇｏｏｄｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｓａｎａｔｕｒａｌｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ，ｔｈｅｎａｔｕｒａｌａｔｔｒｉｂｕｔｅｏｆｗｏｏｄｓｕｃｈａｓｓｈｒｉｎｋａｇｅ，ｓｗｅｌｌｉｎｇ，ｗａｒｐｉｎｇａｎｄｃｒａｃｋ⁃ｉｎｇｏｆｉｎｓｔａｎｔｎｏｏｄｌｅｓｗｉｌｌａｄｖｅｒｓｅｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｊｏｉｎｔｓｃａｕｓｅｄｂｙｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｍｏｔｈｄｅｃａｙ，ｗｉｎｄ⁃ｒａｉｎｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｅａｒｔｈｑｕａｋｅｄａｍａｇｅｗｉｌｌｓｅｒｉｏｕｓｌｙｔｈｒｅａｔｅｎｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓａｆｅｔｙｏｆｗｏｏｄｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｉｎｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎｔｈｅｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｈａｖｅｖａｒｉｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓ⁃ｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｔｈｅｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｉｘｃａｔｅｇｏｒｉｅｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉ．ｅ．，ｍａｌｅａｎｄｆｅｍａｌｅｔｅｎｏｎｓ，ｓｔｒａｉｇｈｔｔｅｎｏｎｓ，ｄｏｖｅｔａｉｌｔｅｎｏｎｓ，ｐｉｐｅ⁃ｆｏｏｔｔｅｎｏｎｓ，ｄｏｖｅｔａｉｌｔｅｎｏｎｓａｎｄｂｕｃｋｌｅｔｅｎｏｎｓ．Ｔｈｅｕｓａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓａｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｓｅｍｉ⁃ｒｉｇｉｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｍｏｎｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｊｏｉｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｓｉｍ⁃ｕｌａｔｅｄｄａｍａｇｅｄｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆ林业工程学报第５卷ｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｉｎｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｕｎｄｅｒｅｘｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｏｆｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｉｎａｄｄｉ⁃ｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｉｎｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｓｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔｓｉｎｗｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｆｍｏｒｔｉｓｅａｎｄｔｅｎｏｎｊｏｉｎｔｓｉｎｍｏｄｅｒｎｗｏｏｄｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃａｒｒｙｆｏｒｗａｒｄｔｈｅＭｉｌｌｅｎｎｉｕｍｃａｒｐｅｎｔｅｒｃｕｌｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｎｏｎ⁃ｍｏｒｔｉｓｅｊｏｉｎｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀全球变暖㊁能耗巨大已成为２１世纪急需解决的环境问题［１］㊂作为高能耗㊁高污染代表的建筑业，根据政府间气候变化专门委员会第四次评估统计，建筑业能耗占比达到了４０％，碳排放达３６％，而钢材㊁混凝土等建材生产制造过程更是碳排放的重要来源［２］㊂因此，推广绿色建筑㊁寻找节能建材显得尤为重要㊂木材是一种绿色㊁环保㊁低碳㊁节能的可再生资源，用木材建造的木结构建筑无论是能源消耗还是环境污染都远低于其他材料建造的建筑，大力发展木结构建筑对环境改善有着重要的意义㊂中国木结构有着悠久的发展历史，最终形成了以榫卯连接的独具特色的木构架体系［３］㊂榫卯连接是一种半刚性连接，不但可以承受荷载，而且允许产生一定程度的变形，当地震等外荷载作用到木结构建筑时，结构的周期较长，受到的地震力较小，且节点产生的变形能够消耗地震能量，从而有效减轻地震能量对结构的破坏［４］㊂然而，木材作为一种天然高分子生物材料，随着使用年限的增长，其基本材性在自然环境和人为因素干预下会不可避免地退化，进而造成榫卯连接节点力学性能的降低，最终影响到整体结构的安全性㊂因此，研究榫卯连接节点的力学性能对木结构建筑的安全性有着极其重要的意义㊂近年来，国内外学者就榫卯连接节点分类［５］㊁受力特性［６－７］与抗震性能［８－９］等开展了系列研究㊂针对木结构榫卯连接节点的力学性能，笔者从榫卯连接节点的抗震性能㊁破坏形式㊁加固方式㊁有限元分析等方面概述其研究现状㊁进展及存在问题，并提出合理建议，以期为古建筑修缮工作及榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用和发展提供借鉴㊂１㊀榫卯连接节点的分类传统木结构建筑中的榫卯按其构造大致可以分为以下６种（图１ ８）［１０－１１］㊂１）公母榫：公母榫（图１）是一种构造比较简单的榫卯，当两个构件相连时，只在其中一个构件上开出一个矩形卯口，另一构件直接穿入卯口即相连形成一个整体㊂这种榫卯的卯口尺寸相对较大，对材料的强度有不良影响，在古代生产技术不太发达的情况下被广泛使用㊂２）直榫：直榫由公母榫演变而来，保留了构造简单的特点，可分为透榫（图２）和半榫（图３）㊂直榫常用在穿插构件上，榫头长于柱径且穿透柱子的称为透榫，为减小透榫对柱子承载力的影响，榫头常被做成大进小出型，因此透榫也被称为大进小出榫㊂当构造要求榫头不能穿透柱子时，榫长通常小于柱径，这种直榫称为半榫㊂半榫的抗弯㊁抗剪㊁抗图１㊀公母榫Ｆｉｇ．１㊀Ｍａｌｅａｎｄｆｅｍａｌｅｔｅｎｏｎ图２㊀透榫Ｆｉｇ．２㊀Ｔｈｒｏｕｇｈｔｅｎｏｎ图３㊀半榫Ｆｉｇ．３㊀Ｈａｌｆｔｅｎｏｎ㊀图４㊀燕尾榫Ｆｉｇ．４㊀Ｄｏｖｅｔａｉｌｔｅｎｏｎ图５㊀管脚榫Ｆｉｇ．５㊀Ｐｉｎｔｅｎｏｎ㊀图６㊀馒头榫Ｆｉｇ．６㊀Ｓｔｅａｍｅｄｂｒｅａｄｔｅｎｏｎ图７㊀十字卡腰榫Ｆｉｇ．７㊀Ｃｒｏｓｓｃｌｉｐｔｅｎｏｎ图８㊀十字刻半榫Ｆｉｇ．８㊀Ｃｒｏｓｓｃｕｔｔｅｎｏｎ０３㊀第４期武国芳，等：中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展拔性能都不如透榫，但相对于透榫胜在美观，因此也被广泛应用㊂３）燕尾榫：燕尾榫（图４）又称大头榫，是古建中最常见的一种连接形式，用于水平构件和垂直构件相交处的连接㊂燕尾榫榫头外宽内窄的构造形式使得其具有良好的抗拉抗拔性能，能有效增强结构的整体性能㊂４）管脚榫：管脚榫（图５）多用于落地柱的柱脚，主要作用是防止柱脚发生水平位移，从而增强结构的稳定性㊂５）馒头榫：馒头榫（图６）的构造和功能都与管脚榫类似，常被用在柱头，用于水平构件相交时防止构件的水平位移，增强结构的稳定性㊂６）搭扣榫：搭扣榫包括十字卡腰榫（图７）和十字刻半榫（图８），都用于水平构件的交接㊂它们都是将构件在厚度方向挖去一部分，然后搭接成一个整体，有效防止构件的水平位移提高结构的整体性㊂２㊀榫卯连接节点力学性能２．１㊀连接特性在工程结构中，既能发生转动又能承受弯矩的连接称为半刚性连接，榫卯连接是一种典型的半刚性连接㊂榫卯连接节点的力学性能较为复杂，国内外学者多采用虚拟单元对半刚性连接进行模拟分析㊂研究表明，采用二节点虚拟弹簧单元通过非线性接触分析可以得到榫卯连接节点各个方向的刚度值［１２－１３］㊂董益平等［１４］在前人的基础上将梁柱榫卯连接节点视为虚梁单元建立了直榫连接的接触计算模型，利用接触应力分析方法求得了虚梁单元的实际刚度值㊂方东平等［１５－１６］根据现场实测和模型验证获得的结构自振频率，利用Ｓｉｍｐｌｅｘ方法反演推断得出了半刚性节点单元的力学参数范围㊂木结构榫卯形式多样㊁种类丰富，但都可看作半刚性连接节点，然而现有半刚性模拟单元基本上只针对某一种榫卯类型，由此推演出来的刚度范围有很大的局限性；另一方面，虽然榫卯连接节点的半刚性模拟方式多种多样，但没有一种方式能够提出刚度的定量计算方法，节点破坏后的刚度余量评估方法也未曾提出，因此针对榫卯连接节点的半刚性连接特性仍需大家高度关注并深入研究㊂２．２㊀抗震性能２．２．１㊀拟静力试验研究拟静力试验又称低周反复荷载试验，是指对结构或构件施加往复循环作用的静力试验，能有效模拟地震时结构或构件在往复震动中的受力特点和变形特点㊂由于目前针对榫卯连接节点抗震性能的研究主要以古建筑为研究对象，研究人员对榫卯连接节点进行拟静力试验时通常包含完好状态下节点的抗震性能和损伤状态下节点的抗震性能㊂Ｃｈｕｎ等［１７］通过测量４种完好状态下的典型榫卯在水平荷载作用下的水平极限位移表明，燕尾榫的抗侧刚度大于半榫㊁十字箍头榫和馒头榫；在节点耗能方面，燕尾榫㊁馒头榫㊁透榫㊁半榫等效黏滞阻尼系数依次减小，表明燕尾榫㊁半榫㊁馒头榫㊁透榫耗能能力依次减弱㊂由此可见，燕尾榫在典型榫卯连接节点中的抗震性能是最优的㊂在此基础上，姚侃等［１８］对燕尾榫的传力机理进行了分析，发现榫头在地震作用下受到轴力㊁剪力和弯矩的作用，同时榫头受到卯口侧壁产生的摩擦力和挤压力使得地震能量在榫卯摩擦滑移过程中被消耗㊂由于木材疏松多孔的特点，在特定环境下易受腐朽虫蛀，因此节点的健康状况对木结构建筑的抗震性能有重要影响［１９］㊂谢启芳等［２０］采用在榫头表面钻孔的方法模拟榫头的真菌腐朽和榫头虫蛀，通过拟静力试验结果表明，残损榫卯连接节点的耗能能力低于完好节点，且残损度越高耗能能力越低㊂Ｘｕｅ等［２１］㊁刘芳莲等［２２］研究了不同松动程度下透榫的抗震性能表明，松动的节点有着良好的变形能力，但耗能能力有所下降㊂节点的残损程度主要受木材材性变化的影响，木材作为天然高分子有机材料，腐朽㊁虫蛀在降低木材力学强度的同时，也降低了榫卯连接节点在结构中的承载力；另一方面，榫卯连接节点在使用过程中的长期接触摩擦可能降低接触面的摩擦系数从而使节点的耗能能力有所降低㊂高永林等［２３］采用在节点接触面抹油的方式以改变节点间的摩擦系数，通过拟静力试验发现，摩擦系数小的节点更快达到控制位移，且拔榫量更大，耗能能力低，从而验证了摩擦在榫卯连接节点抗震性能中起着重要的作用㊂拟静力试验通常包含正反两个方向的加载和卸载过程，并获得形似图９的榫卯连接节点的滞回曲线和形似图１０的骨架曲线［２４］，滞回曲线和骨架曲线能够直观地反映榫卯连接节点的受力和变形特点，同时还能获得节点的刚度㊁强度㊁承载力㊁延性㊁耗能等信息㊂但是，拟静力试验的荷载由研究人员按位移或力对称施加，因此与节点的实际地震反应相差较远，且未考虑应变速率的影响，结果存在一定程度的误差㊂１３林业工程学报第５卷图９㊀榫卯节点的滞回曲线Ｆｉｇ．９㊀Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｏｆｍｏｒｔｉｓｅａｎｄｔｅｎｏｎｊｏｉｎｔ图１０㊀榫卯节点的骨架曲线Ｆｉｇ．１０㊀Ｓｋｅｌｅｔｏｎｃｕｒｖｅｏｆｍｏｒｔｉｓｅａｎｄｔｅｎｏｎｊｏｉｎｔ２．２．２㊀振动台试验研究振动台试验是研究地震反应和破坏机理最直接的方式，可以很好地再现地震过程［２５］㊂振动台试验中的地震响应常用两个指标来反映，分别为位移响应和加速度响应㊂位移响应是振动台试验中木结构建筑模型抗震性能最直观的反映㊂有研究表明，在振动台试验中木结构模型的位移响应随地震波加速度峰值增大而增大，且发生明显的层间错动，在地震波结束后错动基本恢复，但存在位移复位滞后现象［２６］㊂这是因为不同构件有不同的自振周期和自振频率，因此在建筑上下层结构中位移响应也不相同㊂隋龙天等［２７－２８］选用兰州波为输入地震波进行振动台试验，发现随着地震波加速度的增强，柱脚㊁柱头和木梁的位移增加，且柱头和木梁的位移明显高于柱脚㊂阙泽利等［２９］通过对足尺斗拱模型进行了振动台试验发现，斗拱底㊁中㊁上部位移曲线基本同步但振动幅度从下往上依次增大㊂从以上研究中可以看出，建筑上层结构的位移响应大于建筑下层结构㊂加速度响应是结构抗震性能的另一个重要指标，常用加速度放大系数来表示㊂研究表明，当地震波加速度较小时，木结构模型各构件与振动台加速度时程曲线基本同步，不表现减震效果，当振动台加速度不断增大，柱脚加速度放大系数随之增大，发生明显滑移，而柱头加速度系数大幅减小，减震效果明显［３０－３１］㊂这是因为当地震能量较大时，榫卯间转动和摩擦挤压消耗了部分地震能量，从而导致加速度响应降低㊂许清风等［３２］对多层胶合木结构缩尺模型开展了振动台试验，发现各楼层放大系数随着振动台加速度的增加逐渐降低㊂高永林等［３３］对传统穿斗木结构榫卯连接节点进行振动台试验，发现当地震激励较小时，各构件的加速度放大系数随地震激励的增加逐渐增加，此时榫卯连接节点还未发挥抗震作用；当地震激励增大至节点损伤时，柱顶加速度响应小于柱脚，并且动力放大系数有不断减小的趋势㊂以上研究表明，在地震能量作用下，结构的损伤一方面使地震能量得以消耗，另一方面导致节点刚度退化，因而上层结构的加速度放大系数小于下层结构，抗震作用得以发挥㊂振动台试验是木结构榫卯连接节点地震响应和破坏机理最直接的研究方法，然而，目前尚未见有高层足尺和大跨度木结构抗震性能振动台试验的报道，通常还是采用缩尺模型试验数据推算原型木结构建筑的抗震性能，同时试验精度有待进一步提高㊂２．３㊀破坏形式外力作用下榫卯连接节点会发生破坏，由于不同种类的榫卯受力机制和传力机制有一定差异，因此榫卯连接节点的破坏形式与节点的种类有很大的关系㊂陈春超等［３４－３５］对透榫㊁半榫㊁瓜柱柱脚直榫和十字固箍头榫进行单调加载试验，表明透榫㊁半榫㊁瓜柱柱脚直榫发生脱榫破坏，而十字箍头榫发生顺纹撕裂继而榫根折断㊂淳庆等［３６］通过对馒头榫的受力性能研究表明，馒头榫发生榫头根部压皱变形及卯口破坏㊂吴洋等［３７］对燕尾榫进行竖向加载试验，发现燕尾榫在受力作用下发生榫头根部压缩变形，节点连接处发生剪切劈裂㊂以上几种榫卯类型都是梁柱连接中较为常见的连接方式，但在受力作用下的破坏形态各不相同，这是由于它们的构造不同而导致传力机制不同造成［３８］㊂透榫和半榫都属于直榫，在承受荷载时，榫头能够以卯口边缘为支点发生转动，直至榫头拔出㊂十字箍头榫由３个互相垂直的构件搭在一起，转动空间较小，一旦发生破坏即为榫头折断㊂馒头榫用于梁柱连接时，由于其榫头在柱上而卯口在梁上，因此破坏部位主要集中于卯口处㊂燕尾榫外宽内窄的构造特点能够限制榫头的转动和拔出，这赋予了其较好的抗拔性能，然而当节点承受较大外载时，榫头对卯口的拉力会导致卯口的破裂和榫头的滑出，燕尾榫破坏时的损伤程度相较于其他形式的榫卯要高得多㊂综合以上研究，发现现有针对榫卯连接节点破坏形式的研究都主要集中于宏观力学层面，而缺乏２３㊀第４期武国芳，等：中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展材性变化对节点性能影响的研究㊂木材作为一种各向异性且具有孔隙的生物质材料，微观层面的力学性能及其材性变化直接影响榫卯连接节点的宏观力学行为，可以将木材的微观结构㊁力学性能与榫卯连接节点受力特性相结合开展多尺度研究㊂２．４㊀加固方式２．４．１㊀金属连接件与构件加固榫卯连接节点加固在传统上的做法是使用金属连接件马口铁进行加固㊂马口铁加固一般是将钢筋两端做成直钩后钉入以榫卯相连的构件上，利用钢筋的抗弯折力来提高节点的承载力和刚度［３９］㊂研究表明，马口铁加固后，榫卯连接节点的刚度和承载力有一定程度的提高，但是由于马口铁的嵌固作用，限制了节点的转动，使得榫卯间的摩擦作用减弱，因此耗能能力比加固前有所减弱［４０－４１］㊂谢启芳［４２］用扁钢对榫卯连接节点进行加固试验，发现结构加固后的自振周期有所减小，说明扁钢增大了节点的刚度，但刚度增大后引起了相邻构件内力的重新分布，易造成相邻节点的脱榫破坏㊂邓大利等［４３］提出了一种新型耗能软钢的加固方式，利用弧形软钢屈服点低㊁塑性变形大等特点，不仅能够提高榫卯连接节点的刚度，有效避免拔榫破坏，还能利用软钢屈服耗能能力提高节点抗震性能㊂陆伟东等［４４］对比了扒钉㊁钢销㊁角钢㊁弧形钢板㊁Ｕ型铁箍等对榫卯连接节点的加固效果，发现角钢和弧形钢板加固的试件承载力和延性都有一定程度的提高，扒钉和Ｕ型扁钢加固的试件相较于加固前承载力略有增加，钢销加固的试件相较于破坏前初始刚度略有减小，承载力有所下降，加固效果一般㊂阻尼器加固榫卯连接节点能够为节点提供附加阻尼，改变动力特性㊁降低地震响应，是一种良好的加固方式㊂研究表明，阻尼器加固后能增大榫卯连接节点的自振周期，降低其动力放大系数和相邻杆件端部剪力及弯矩［３３］㊂潘毅等［４５］对比分析了扁钢和阻尼器加固对直榫节点抗震性能的影响，结果表明，扁钢和阻尼器都能提高榫卯连接节点的抗震性能，但阻尼器可以在不增大直榫刚度的情况下降低地震响应，同时起到消耗地震能量和防止脱榫破坏的作用，是一种更有效的加固方法㊂虽然金属连接件与构件拥有简便易得㊁强度高㊁刚度大等优点，但是采用其加固不仅会对木构件造成损伤，而且会极大地影响建筑的美观，特别是在传统木结构建筑中的应用㊂因此，金属连接件等用于加固榫卯连接节点并不是最理想的加固方式㊂２．４．２㊀纤维增强材料加固纤维增强复合材料（ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ或ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃ，简称ＦＲＰ）是由增强纤维材料如碳纤维等，与基体材料经过缠绕㊁模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料㊂ＦＲＰ具有比强度高㊁比模量大㊁抗腐蚀性和耐久性能好等优点，使得其不仅能满足现代结构向大跨㊁高耸㊁重载㊁轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑㊁桥梁㊁公路㊁海洋㊁水工结构以及地下结构等领域中［４６］㊂孙文等［４７］用３种不同碳纤维布对木构架进行加固，发现加固后节点耗能能力有所提高，破坏时刚度减小幅度降低，延性系数略有增加，通过比较不同层数碳纤维布对透榫木构架受力性能的影响表明，双层碳纤维布加固相较于单层加固榫卯连接节点的承载力显著提高，刚度明显增大，但是否层数越多增强效果越好，仍需进一步研究㊂薛建阳等［４８－４９］用碳纤维布加固残损木结构模型后通过振动台试验研究，发现碳纤维布加固的木结构模型动力放大系数小于１，且动力放大系数随地震强度的增加而减小，说明加固后的残损节点仍有良好的减震耗能作用㊂虽然碳纤维增强材料有良好的受力性能，但因高昂的价格限制了其在工程应用中的推广，而玻璃纤维和玄武岩纤维因其价格低廉㊁资源充足在结构加固领域是碳纤维增强材料较好的替代品㊂研究表明，玄武岩纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料加固榫卯连接节点都能有效提高节点的刚度和承载力［５０－５１］㊂法冠喆等［５２］探究了不同层数玄武岩增强纤维加固后榫卯连接节点的抗震性能，发现玄武岩增强纤维能有效提高榫卯连接节点的刚度，且随着加固层数越多刚度提高越大㊂在极限承载力方面亦有相同的变化规律㊂由此可见，玄武岩增强纤维加固效果良好㊂无论是金属材料加固还是纤维增强材料加固，加固对象都是已损坏的榫卯连接节点㊂随着材料科学的进步和制造技术的革新，越来越多的新型连接件不断涌现，如何将这些新型连接件与榫卯连接节点结合使用，比破坏后再加固更加科学合理㊂２．５㊀有限元分析有限元分析法是通过离散化将研究对象变换成有限个相互连接的组合单元体，再经过求解应力㊁应变和位移等参数，将连续的无限自由度问题转化为离散的有限自由度问题的数值计算方３３林业工程学报第５卷法［５３］㊂有限元分析技术最先应用于航空器的结构强度计算，随着计算机技术的发展和普及，有限元方法扩展到材料加工㊁土木建筑等各个领域［５４］㊂在木结构建筑领域，有限元分析法常应用于模拟木结构模型节点破坏的宏观特征以及受力部位的应力应变研究㊂Ｚｈｏｕ等［５５］㊁淳庆等［５６］在透榫模型进行低周反复荷载试验的基础上，用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对透榫模型受力性能进行理论分析，通过对比试验结果和理论结果，发现两种方法所得透榫的滞回曲线和骨架曲线较为吻合，说明对透榫模型进行有限元分析的方法是可行的㊂周乾等［５７］采用有限元分析软件ＡＮＡＳＹＳ对梁柱间燕尾榫拔拉过程进行有限元模拟，得到了燕尾榫拔榫㊁卯口破坏时的节点位移图㊁内力分布等值线图和摩擦力等值线图㊂榫卯间接触面的摩擦是耗能的主要方式之一，在有限元分析软件中，常用理想化库仑摩擦模型模拟接触问题，在此模型中只有摩擦剪应力大于极限值时才会出现表面滑动㊂然而，燕尾榫节点有多个接触面，各接触面挤压㊁滑动并不完全一致，因此需要对接触面的接触属性进行额外设置㊂康昆等［５８］采用Ｒａｈａｍａｎ等［５９］提出的摩擦问题有限元应力准则以分析接触问题，在此模型中，当接触面紧贴和滑移时允许使用特定的摩擦因数，得到的滞回曲线更加接近实验结果㊂目前对木结构榫卯连接节点力学性能的研究在理论分析㊁试验测试㊁数值模拟方面都取得了阶段性成果，但仍有不少问题需进一步深入解析㊂例如，木材材性对榫卯连接节点力学性能的影响未见报道；加固研究都集中于损坏节点的修缮补救，即 先破坏后治理 的思路，从材料㊁施工等角度考虑提高节点承载力和刚度的研究不够充分；研究思路依旧沿用古人经验，创新不足；缺乏定量计算的方法，且未见统一的国家或行业标准颁布，研究结果不具普遍意义㊂３㊀展㊀望中国传统木结构建筑是中华民族遗留下来的瑰宝，榫卯连接节点更是古代劳动人民智慧的结晶㊂现存的传统木结构经过长时间使用屹立不倒体现了其优良的结构性，但急需基于现代工程理论进行分析评估；榫卯连接节点的定量计算方法与标准化研究也有待进一步开展；同时榫卯连接节点如何在现代木结构建筑中进行传承㊁改进需要广大科研工作者及相关人员共同努力并聚焦探索㊂通过归纳木结构建筑榫卯连接力学特性优缺点，梳理了梁柱间榫卯连接节点受力性能的变化规律，提出如下几点研究建议，以促进榫卯连接节点在现代木结构中传承应用及创新发展㊂１）现有榫卯连接节点的加固抗震研究多采用新材料，未考虑木材在长时间使用后出现的蠕变㊁强度退化㊁腐朽等因素㊂建议在今后的试验研究和数值模拟时充分考虑木材基本材性变化对榫卯连接节点力学性能的影响㊂２）木结构作为一种绿色环保的建筑类型，未来会日益受到人们的关注，然而现有针对木结构榫卯连接节点的力学性能的研究大多集中于古建修缮及民居灾后修复㊂建议将来从房屋建造角度考虑榫卯连接节点新型增强技术，以加强未来木结构榫卯连接节点在民居中的应用㊂３）在大径级原木资源匮乏的背景下，国内外出现了胶合木㊁单板层积材㊁重组木㊁重组竹等新型结构材，这些新型结构材料在榫卯连接节点中的力学行为值得深入探究㊂４）目前对榫卯连接节点的研究多停留在定性层面，缺乏统一的定量计算方法㊂建议深入探讨榫卯连接节点理论计算与标准化研究方法，为现代木结构建筑节点的抗震性标准化研究奠定基础㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］李森，冀明，蔡厚才，等．全球变暖归因与停滞问题研究综述［Ｊ］．气候变化研究快报，２０１９，８（４）：４２１－４３１．ＤＯＩ：１０．１２６７７／ＣＣＲＬ．２０１９．８４０４７．ＬＩＳ，ＪＩＭ，ＣＡＩＨＣ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇａｔｔｒｉｂｕ⁃ｔｉｏｎａｎｄｈｉａｔｕｓａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅＲｅｓｅａｒｃｈＬｅｔｔｅｒｓ，２０１９，８（４）：４２１－４３１．［２］祁神军，张云波．中国建筑业碳排放的影响因素分解及减排策略研究［Ｊ］．软科学，２０１３，２７（６）：３９－４３．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８４０９．２０１３．０６．００９．ＱＩＳＪ，ＺＨＡＮＧＹＢ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｒｅ⁃ｄｕｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＳｏｆｔＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，２７（６）：３９－４３．［３］任海青，江泽慧，费本华，等．中国现代木结构住宅未来发展之路［Ｊ］．木材工业，２００６，２０（２）：４５－４７．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８６５４．２００６．０２．０１５．ＲＥＮＨＱ，ＪＩＡＮＧＺＨ，ＦＥＩＢＨ，ｅｔａｌ．ＦｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐａｔｈｏｆｍｏｄｅｒｎｗｏｏｄｆｒａｍｅｈｏｕｓｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，２００６，２０（２）：４５－４７．［４］高大峰，赵鸿铁，薛建阳．木结构古建筑中斗栱与榫卯节点的抗震性能 试验研究［Ｊ］．自然灾害学报，２００８，１７（２）：５８－６４．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４５７４．２００８．０２．０１１．ＧＡＯＤＦ，ＺＨＡＯＨＴ，ＸＵＥＪＹ．Ａｓｅｉｓｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｕｃｋｅｔａｒｃｈａｎｄｍｏｒｔｉｓｅ⁃ｔｅｎｏｎｊｏｉｎｔｏｆａｎｃｉｅｎｔＣｈｉｎｅｓｅｔｉｍｂｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｔｕｒａｌＤｉｓａｓｔｅｒｓ，２００８，１７（２）：５８－６４．［５］董运宏．江南地区宋元厅堂式木构建筑的典型榫卯节点结构４３。
古建筑木结构加固方法研究
古建筑木结构加固方法研究摘要：中国古代木建筑历经沧桑，保留至今，是祖先留给我们的宝贵财富，如何将这一宝贵财富继续保存下去，是我们不可辜负的使命。
本文主要介绍了古建筑木结构破坏的类型，探讨了古建筑木结构加固方法。
关键词：古建筑，木结构，加固前言古建筑作为我国民族历史文化的重要组成部分，它的形成和发展从不同侧面反映了我国各个历史时期的政治、经济、艺术以及科学文化状况，这其中，木结构古建筑作为中国古代建筑的主流，被广泛应用在宫殿、庙宇、居民、楼阁等建筑中，是历史发展的见证和民族文化兴衰潮汐之映射，是不可再生的珍贵的文化资源和历史文化遗产。
但是对于现存的古建筑木结构来说，千百年的历史传承中受到了自然力和人为的不断破坏，再加上多年来对其保护不够重视、年久失修，使得现存古建筑木结构绝大多数处于不同程度的残损状态，对其修缮加固已迫在眉睫。
1 破坏类型木结构在长期使用过程中，由于受荷时间长久，加之木材老化等原因，会导致木结构性能不同程度的降低，最终发生破坏。
木结构常见的破坏类型有以下几种。
1.1 开裂木材在加工过程中水分没有完全蒸发，木材表层和内部干燥速率不同，导致木纤维内外收缩不一致，从而产生裂缝；木结构在使用过程中，由于长时间受荷，加之木材老化，其抗拉、抗压、抗弯、抗剪性能下降，从而在外力下产生裂缝。
1.2 腐朽木材的主要成分为纤维素、半纤维素多糖和木质素等，当木材长期处于潮湿环境时，会滋生真菌的繁殖，从而导致木材产生腐朽，遭受彻底破坏。
常见的腐朽部位有柱脚、柱头、柁头和后檐檩等。
腐朽可使构件的受力截面积减小、承载力降低，对结构非常不利。
1.3 变形木结构在荷载作用下会产生变形，但由于木材老化，造成承载力下降，或者结构负荷过重，可能导致变形超过规范允许值。
构件变形过大，不但影响美观，也给结构安全带来很大隐患。
1.4 拔榫卯榫连接是古建筑木结构连接的主要形式，常用于柱与柱、柱与梁、梁与梁之间的连接。
在长期受荷情况下，加上木材自身的收缩等因素，卯榫节点容易松动，发生拔榫现象。
古建筑木结构修缮加固技术研究
古建筑木结构修缮加固技术研究摘要：城市规划加强。
以往的城市规划中，为了满足城市建设与发展整体性的需求，在规划过程中会对古建筑进行损坏，增加了古建修缮与文物保护的工作量。
因此，本文对古建筑木结构修缮加固技术进行了分析，木材腐朽在古建筑木结构最为常见，且木材腐朽多伴随有虫蛀破坏，对木结构危害最大。
干缩裂缝常出现横向、竖向受力构件中，对构件危害程度取决于裂缝深度与位置。
榫卯节点发生拔榫破坏会导致梁柱严重倾斜，甚至使结构发生倒塌。
古建筑木结构修缮加固技术在传承传统工艺基础上，积极采用新材料和新工艺弥补传统工艺的不足，不断更新完善古建筑木结构保护的技术体系，形成一套成熟的古建筑修缮加固技术体系。
我国各地政府要把古建筑与文物保护、修缮工作纳入城市规划建设中，使得古建筑与城市新型建筑相呼应。
关键词：古建筑木结构；修缮加固技术引言古建筑木结构修缮加固技术工作是一项系统工程，使大众接触古建筑保护相关的各项知识，激发参与感，增强大众的保护意识。
大众在旅游时也能自觉遵守相关法规，积极配合文物保护部门的日常工作，为古建筑保护工作贡献自己的力量。
要想真正提升修缮工作的实效性，必须积极了解修缮过程中可能存在的各种问题，找到产生问题的具体原因，做好修缮前期的准备工作，确定修缮方法，保护好我国的古建筑。
1古建筑木结构修缮加固中存在的问题（一）民众保护修缮古建筑的意识淡薄首先，很多边远地区的群众古建筑保护意识都十分淡薄，当地的古建筑有着较高的研究价值与艺术欣赏价值，但是由于缺乏科学的监督与管理，遭受人为破坏，部分群众在发现他人破坏以后，也没有及时上报。
其次，部分参观古建筑的群众在参观时也不具备较强的文物保护意识，乱刻乱画，破坏古建筑的外观与结构。
1.保护、修缮古建筑的方法有待改进古建筑流传至今，已经历了千百年，在精神文明高度发展的当下，群众更倾向于实地走近古建筑，领略其魅力。
很多古建筑也因之受到了不同程度的破坏，因此对其进行保护修缮有着十分重要的现实意义。
木结构古建筑榫卯节点力学模型与抗震加固研究
标题：古建筑榫卯节点力学模型与抗震加固研究1. 引言古建筑是我们宝贵的文化遗产，其中的木结构建筑以其独特的工艺和建筑风格，承载着丰富的历史和文化内涵。
然而，由于受到自然灾害和人为破坏的影响，许多古建筑面临着不同程度的损坏和衰退。
如何有效地保护和抗震加固古建筑，成为了当前的研究热点之一。
本文将从木结构古建筑榫卯节点力学模型和抗震加固方面展开全面的讨论和分析。
2. 木结构古建筑榫卯节点力学模型2.1. 榫卯节点的构造和特点古建筑中的榫卯节点是指通过榫头和卯榫相互咬合，形成稳固的连接点。
这种传统的木结构连接方式具有独特的机械原理和结构特点，经过千百年来的实践检验，展现出了较强的稳定性和承载能力。
在力学模型方面，榫卯节点的设计原理和受力特点是理解木结构古建筑整体稳定性和强度的关键。
2.2. 古建筑榫卯节点的力学模型传统木结构古建筑中的榫卯连接方式呈现出了复杂的力学特性，包括受力分布、应力传递和变形规律等方面的问题。
通过建立榫卯节点的力学模型，我们可以深入理解榫卯连接在外力作用下的响应机制，为后续的抗震加固研究提供理论支撑。
3. 木结构古建筑抗震加固研究3.1. 古建筑抗震加固的必要性由于古建筑的特殊文化价值和结构特点，一旦发生地震等自然灾害，其抗震能力往往十分有限，易受损或倒塌。
进行古建筑的抗震加固研究对于保护这些珍贵的文化遗产至关重要。
3.2. 抗震加固技术的应用与研究针对木结构古建筑的抗震加固技术，现有研究主要集中在结构加固、榫卯节点加固和材料应用等方面。
其中，如何有效地应用榫卯节点的力学特性和设计原理，结合新型材料和加固技术，成为了当前研究的焦点之一。
通过实验和理论模拟，可以验证加固方案的有效性，并为实际工程提供可行方案。
4. 个人观点与总结古建筑榫卯节点力学模型和抗震加固研究是一项具有重要实践意义和深远文化价值的课题。
通过全面的力学模型和抗震加固技术研究，可以有效地保护和传承木结构古建筑的独特魅力和历史内涵。
中国传统木结构榫卯的建构研究
中国传统木结构榫卯的建构研究中国传统的木结构建筑以其独特的风格和精湛的技艺闻名于世。
其中，榫卯结构作为木结构建筑的重要组成部分，不仅体现了古代建筑师的智慧和匠心，也为中国传统建筑文化增添了丰富的内涵。
本文将深入探讨中国传统木结构榫卯的建构研究，以期为相关领域的学者和爱好者提供有益的参考。
榫卯是一种用于连接和固定木结构建筑的独特结构形式。
它通过在木材上加工出特定的凹凸部分，使得两根木材能够精确地咬合在一起，从而达到稳定和承重的效果。
榫卯结构以其耐久性、稳定性和抗震性而备受赞誉，是中国传统木结构建筑的一大特色。
根据不同的建构目的和结构特点，榫卯可分为多种类型。
常见的榫卯结构包括直榫、燕尾榫、弧形榫、格肩榫等。
每种榫卯都有其特定的用途和特点，如直榫适用于简单的连接，燕尾榫则具有较好的抗震性能等。
传统木结构榫卯的建构流程包括选材、加工和组装三个主要步骤。
选择合适的木材，确保其质量和纹理符合要求；通过斧、锯、刨等工具将木材加工成所需的形状和尺寸；进行组装，将各个部分按照设计要求组合在一起，完成榫卯结构的制作。
在传统木结构榫卯建构过程中，有一些技巧和注意事项。
选材方面应选择干燥程度合适、无裂缝、无节疤的优质木材；在加工过程中，要注意保持木材的精度和一致性，以确保榫卯的配合紧密；在组装过程中，应遵循设计图纸，正确安装各个部分，确保结构稳固。
同时，对于不同类型的榫卯，要采取相应的施工方法，充分考虑其特点和用途。
例如，在制作燕尾榫时，要特别注意其角度和尺寸的准确性，以确保其具有良好的抗震性能。
中国传统木结构榫卯作为古代建筑师们的智慧结晶，不仅在建筑美学上有着卓越的表现，更在工程实用上有着不可替代的作用。
通过对榫卯结构的深入研究和探讨，我们可以更好地了解和传承这份宝贵的文化遗产。
随着现代科技的发展和应用，我们可以结合传统工艺和现代技术，进一步发展和创新榫卯结构，为保护和传承中国传统文化，以及推动现代木结构建筑的发展做出贡献。
古建木结构榫卯连接特性的试验研究
柱身具有良好的线性关系。当荷载加大到一定程 度，改为以位移控制加载时，榫头与卯口壁会产生 互相挤压。燕尾榫本身构造的特殊性，使它可以承 受拉力和压力的两个方向的力。随低周往复加载的
继续，逐级控制变形量加大和循环次数的增加，使
万方数据
工
程
力
学
１７１
榫卯相互挤压变形加剧，两者间的咬合变得越发松 动，到后期试验观察到的现象是榫卯明显拔出又闭 合，但试验中没发生脱卯。经过大约十几个循环， 榫头已从卯口中拔出４０ｍｍ，而榫头原长为５０ｍｍ， 尽管没脱卯，但横枋即将失去继续承担荷载能力， 可认定连接失效，结构破坏。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｍｏｒｔｉｓｅ—ｔｅｎｏｎ
ｊｏｉｎｔｓ
ｉｎ ｈｉｓｔｏｒｉｃ ｔｉｍｂｅｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｔｈｅ ｌｏｗ
ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｓｅｍｉ—ｒｉｇｉｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｏｆ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｍｅｎｔ—ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ
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ｊｏｉｎｔ
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Ｏ．３０６２ ｔｏ ２３．６０５４ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｌｏａｄ．Ｉｔ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｅ ｆｏｒ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｓｔｏｒｉｃ ｔｉｍｂｅｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．
古建筑木结构榫卯节点分析与研究进展
第19卷 第2期 中 国 水 运 Vol.19 No.2 2019年 2月 China Water Transport February 2019收稿日期：2018-11-27作者简介：陈光明（1993-），男，上海理工大学硕士生，研究方向为防灾减灾。
徐建设（1972-），男，上海理工大学高级工程师，研究方向为钢结构、混凝土结构、预应力结构。
古建筑木结构榫卯节点分析与研究进展陈光明，徐建设（上海理工大学，上海 200082）摘 要：中国古代建筑在世界建筑之林中占有重要地位，其中以木结构为主的建筑体系影响最为深远。
古建筑木结构中的榫卯连接方式是中国古代工匠的一项伟大的技术创造，是确保木结构建筑具有良好抗震性能的关键措施之一。
目前，许多现存的古建筑木结构使用年限己久，结构损坏严重，木结构榫卯节点力学研究工作显得非常重要。
文章通过介绍榫卯节点的工作机理及国内外研究进展，为木结构榫卯节点研究提供参考。
关键词：古建筑木结构；榫卯节点；工作机理中图分类号：TU366 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）02-0222-02一、前言中国是四大文明古国之一，在源远的历史长河中，流传下了无数珍贵的物质和文化遗产，而其中重要的一部分就是古建筑木结构。
古建筑木结构在世界建筑之林中独树一帜，影响深远，是东方建筑的代表。
古建筑木结构有其独特的构造方式，如高台基、榫卯连接、平摆浮搁、侧脚和升起、雀替、斗拱铺作层等，展现出良好的抗震性能。
不用一钉一铆，整体体系以木构架为主要承重构件，全靠木构件之间相互搭接和穿插而建造。
被称为三大“世界奇塔”之一的释迦塔，是中国现存最高最古老的木塔，历经九百多年依然屹立不倒。
二、榫卯节点古建筑木结构总体可分为井干式、抬梁式和穿斗式等三种结构形式。
梁柱是主要的受力构件，承载建筑的自身及外界荷载，而榫卯节点将梁柱构件连接到一起，形成木构架。
因此，梁柱节点的榫卯连接是木结构研究中的重要部分。
营造技艺：古建筑榫卯抗震性能研究进展
营造技艺：古建筑榫卯抗震性能研究进展引言中国木结构古代建筑因其独特的建筑形式与结构性能而著称于世，并影响了日本、韩国和越南等临近国家，是中华乃至世界文明的重要组成部分。
经过不断的发展和演变，不同时期对木结构古建筑各组成部分的构造、尺度等都有相对成熟的规定，如宋代的《营造法式》，清代的《工程做法则例》和成书于民国时期的《营造法原》等等。
以上不同时期工程做法之间既有继承，又有发展，体现了安全与美观的结合。
但由于科技水平的限制，对于各种结构做法，并没有一个从现代力学角度出发的科学阐释。
我国木结构古代建筑的一个重要特征在于结构构架采用榫卯连接。
所谓榫卯连接是将梁端做成榫头形式，将柱身做成卯口形式，将榫头插入卯口中，从而形成的一种凹凸结合的特殊连接体系［1］。
一般认为，这种构件的连接方式，使得中国传统的木结构建筑成为超越了当代建筑排架、框架或者钢架的特殊柔性结构体，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下通过变形吸收地震能量，减小结构的地震响应［2 －5］。
随着使用年限的增长，现存木结构古代建筑中木材材性不断退化，各种自然和人为因素也降低了节点的力学性能［6 －9］，威胁结构的安全。
因此，开展榫卯节点抗震性能研究，对于准确分析中国木结构古代建筑结构的抗震性能，提出科学合理的保护措施具有十分重要的意义。
近20年来，工程结构和力学专家结合对具体古建筑的抢修工程，将现代试验检测方法，力学理论和数值分析方法引入到木结构古建筑研究中，开展榫卯节点力学行为和结构抗震性能分析，使古建筑结构研究进入了一个新的阶段。
本文将对中国古代建筑榫卯节点抗震性能研究进展情况进行梳理，并对其未来的发展方向进行讨论。
1木结构古建筑榫卯节点的低周往复加载试验研究古建筑榫卯连接有多种形式，形态各异，其种类划分不仅与榫卯的功能有关，还与木构件所处的位置，构件之间的组合角度，结合方式等有直接关系。
如柱根、童柱、瓜柱与梁架相交部位采用的管脚榫；额枋、顺梁、金枋等与柱相交部位采用的燕尾榫；梁、柱相交部位采用的馒头榫；以及透榫、半榫、十字卡腰榫、十字刻半榫等等。
古建筑保护修复技术及加固方案研究
古建筑保护修复技术及加固方案研究摘要：在我国当前社会发展进程中，古建筑有着十分重要的存在意义。
无论是从其本身所表现出来的艺术价值，还是其所代表的历史文化价值，以及其所蕴含的人文特质与历史意义，都对我国现代化建设有着极大的影响。
因此，保护古建筑的要求日益提高，尤其是对古建筑的修复和加固方面，需采取有效的修复和保护措施，以保证古建筑充分发挥美学价值和历史价值。
关键词：古建筑；修复技术；加固引言当今社会，不论是历史文化名城还是现代都市，古建筑的存在均有着独特的风采。
古建筑自建设以来，就饱受自然、人为等诸多因素的损坏。
为使古建筑得到更好的保护，城市建设在大兴土木的同时，更需要用发展的眼光看待古建筑保护这项工作。
通过对古建筑进行科学有效的保护，不仅可以使其蕴含的人文特质得到发展，还能弘扬其所蕴含的文化价值、时代价值。
1古建筑修缮加固保护原则分析（1）本真化保护原则。
针对古建筑进行有效的加固，并遵守本真化保护原则，可以更好地体现出古建筑的独特魅力。
对于相关人员来讲，在对古建筑进行加固保护前，需要对其历史价值进行有效评估，并结合古建筑的破坏情况，采取科学的保护方案。
例如，对于一类历史建筑或者观赏价值比较高的二类历史建筑，技术人员可采取原物保护措施，尽量保持古建筑原有的功能和肌理，并加强修缮加固。
（2）整体化保护原则。
所谓整体化保护，主要指的是不但要对古建筑自身进行修缮加固与保护，而且要对其周围环境和空间肌理进行有效地保护，同时，对古建筑周围的新建项目进行合理管控，实现古建筑和新建项目之间的协调共生。
技术人员需要采取逐级保护方式，针对古建筑和周围环境实施整体化保护，从而取得较好的保护效果。
（3）可持续化保护原则。
可持续化保护，主要指的是在保持古建筑整体性的基础上，充分激发出其实际价值和活力，确保古建筑结构更加完整，推动古建筑和周围环境之间的可持续发展。
2古建筑破坏的现状我国地域辽阔，不同地区的古建筑所处的地理环境不同，社会人文环境各异，遭受的破坏形式多样，但其中也存在诸多共性。
中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究
Ｘ／ｅ ｑｉｆｏ［，ｌｇｌ Ｚｈａｏ Ｈｏｎｇｔｉｅ １ Ｘｕｅ Ｊｉａｎｙａｎｓ—Ｙａｏ Ｋａｎ２ Ｓｕｉ Ｙａｎｌ （１．Ｘｉ’ｎｉｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １ ００５５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｕｎｉｔ ９５０２２ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ Ｌｉｂｅｒａｔｉｏｎ Ａｒｍｙ，Ｓｈａｎｔｏｕ ５ １５８００，Ｃｈｉｎａ）
第４１卷第１期 ２ ０ ０ ８年１月
土木工程学报
Ｊ０删ＡＬ ＣＨ巩＾ＣＩＶＩＬ ＥＮＧ邛ｍＥＲ矾Ｇ
Ｖ０１．４１ Ｊａｎ．
Ｎｏ．１ ２００８
中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究
谢启芳ｌ赵鸿铁１ ．中国人民解放军９５０２２部队，广东汕头５１５８００）
Ａ．Ｄ．），ｔｈｒｅｅ ｍｏｄｅｌｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ（ＣＦＲＰ） ｓｈｅｅｔ，ａｎｄ ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈ ｆｌａｔ ｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅｉｒ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ，ｓｕｃｈ锄ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ＣｌｌｌＷｅ ａｎｄ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ＣＨＩＶｅ。 ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ，ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｌｌａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ ＯＣＣｕｒ ａｔ ｔｈｅ ｍｏｒｔｉｓｅ．ｔｅｎｏｎ ｉｏｉｎｔｓ ｒａｔｈｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｅａｍｓ ａｎｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｆｏｒ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｔｅｓｔｅｄ ｆｒａｍｅｓ．Ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｈｏｏｐ ｏｆ ｎｏｎ．ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｗｏｏｄｅｎ ｆｌａｍｅ ｍｏｄｅｌｓ ｉｓ ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｆｌａｍｅ ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｎ．ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｏｄｅｌｓ，ｗｈｅｒｅａｓ ｔｈｅｉｒ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ａｒｅ ｌｏｗｅｒ．Ｗｏｏｄｅｎ ｆｌａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔ ｇｏｏｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ｎａｔ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ ｈｉｄｄｅｎ ｍｏｒｔｉｓｅ－ｔｅｎｏｎ ｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｒ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｎｏｔ ｔｌｌａｔ ｌａｒｇｅ，ｗｈｅｒｅａｓ ＣＦＲＰ ｓｈｅｅｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｍｏｒｔｉｓｅ—ｔｅｎｏｎ ｉｏｉｎｔｓ ｗｉｔｈ ｍｉｎｏｒ ｄａｍａｇｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈｉｎｅｓｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｗｏｏｄｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｍｏｒｔｉｓｅ—ｔｅｎｏｎ ｊｏｉｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ＣＦｆｕＰ ｓｈｅｅｔ；ｆｌａｔ ｓｔｅｅｌ
轻型木结构榫卯连接试验研究及有限元分析
轻型木结构榫卯连接试验研究及有限元分析摘要：2020年9月我国提出“双碳”（2030年碳达峰，2060年碳中和）目标，进一步推动了木结构在各行各业的发展。
轻型木结构是指木骨架与覆面板通过钉连接而成的整体，在我国上海、杭州、苏州等地被广泛使用，具有自重轻、抗震性能优良、装配式程度高等优点。
榫卯节点是古建筑木结构中主要的连接方式，通过凹（卯口）、凸（榫头）结合的方式来抵抗地震荷载，承担着木结构的主要耗能，具有一定的抗拉(压)、抗弯曲、抗剪和抗扭强度和介于刚性与铰接之间的半刚性特性，因此将榫卯连接应用于轻型木结构建筑中，有望可以提高轻型木结构整体稳定性和抗震性能。
但目前对榫卯连接应用在轻型木结构中的研究仍然处于探索阶段，没有形成类似于轻型木结构钉连接的设计理论。
基于此，本文对轻型木结构榫卯连接进行试验研究及有限元分析，为后续相关研究提供参考。
关键词：榫卯；试验；分析引言轻型木结构因其具有轻质、高强、绿色环保等特点，已成为近年来建筑行业的重要发展方向。
其中，榫卯连接技术是轻型木结构中一种常用的连接方式，具有传力效果好、施工方便等特点。
然而，由于轻型木结构榫卯连接技术的应用较为新颖，因此在实际应用中存在着一些问题，例如连接强度不足、连接失效等。
因此，对轻型木结构榫卯连接进行试验研究和有限元分析，可以为轻型木结构的实际应用提供一定的参考和指导。
本文将从轻型木结构榫卯连接的基本原理出发，介绍榫卯连接试验研究的方法和过程，并利用有限元分析方法对连接强度进行模拟和分析，以期为轻型木结构榫卯连接的实际应用提供一定的理论和实践依据。
1轻型木结构简介我国有关规定明确指出,轻型木结构房屋是指由木框架、墙等组成的结构体系,适用于三层及以下的民用建筑。
加拿大的相关规定指出,轻型木结构建筑物是由密实的台阶和涂层材料或由结构元件通过钉连接组成的木结构建筑物系统。
这种结构系统由大量的木材材料制成,连接件主要是螺钉和螺栓,这些连接件的主要作用是固定框架和面板，能够承受和传递影响结构的各种载荷，如地震、风、雨、雪等。
清代建筑大木作榫卯节点的建构研究
随梁枋等 ， 使柱 网本 身 的整体性 加强 ， 斗拱 不再起 结构 作用 。在 ４ 榫 卯使用 的特殊 情况 相邻 两道 屋架 之间， 于梁外端架檩 ， 下檩 之间架椽 ， 上 形成 凹 衄的 通过对基本单元 “ 进行演化 ， 间” 清代官式建筑形 成 了多样化 屋 面骨架 （ 见图 ２ 。 ） 的造 型 ， 相应的 出现了多种构造方式和榫 卯节点 与之相适应 。下
中 图分 类 号 ：Ｕ ０２ Ｔ 一２ 文 献标 识 码 ： Ａ
１ 中国传 统建筑 与 建构理 论
约恩 ・ 伍重 曾深受 中国传统 建筑 的影 响 。他在 １６ ９ ２年画过
一
馒头榫 固定进深 方 向的梁架 。水平 方 向的枋做燕 尾榫 分别 与柱
头两 侧 开 出 的卯 口连 接 ， 根 同 一 方 向 的檩 ， 过 端 部 的 燕 尾 榫 两 通
・
１ ・ ０
第３ ８卷 第 ｌ ３期 ２０ １２ 年 ５ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ．１ １ ３８ Ｎｏ ３ ＭＩ ． ２ ２ ｄ ０ｌ ｖ
文章 编号 ：０ ９ ６ ２ ２ １ ） ３０ １ — ３ １０ — ８５（０ ２ １ —０ ０ ０
再放人梁头开出的檩 碗 中。碗 口的深浅需要檩 与梁有 张名 为“ 基座与重檐 ” ｐｄｕ ／ ａｏａ 的草 图（ 图 １ ， 张草 连接起来 ， （ ｏｉ ｐ ｇｄ ） ｍ 见 ）这 足够 的接触 面积同 时又不会 使梁头 损失过 大。梁头侧 面还 需开 图重 点突出了传统建筑 的基座 与屋面 ， 而省 略 了中部 的屋身 。直 出浅槽 ， 与垫板相接 。整个 节点需要 有足够 的强度承受屋 顶的重 观的表达了对 中国建筑 的整体 印象—— “ 沉重 的砖石 砌筑 的基座 与漂浮其 上的轻型屋架 之间的二元对立 ” 。
中国古建筑木结构榫卯节点抗震性能研究的开题报告
中国古建筑木结构榫卯节点抗震性能研究的开题报
告
一、选题背景
随着人们的生活水平的提高和文化的传承，中国古建筑作为我国历史文化的重要载体被越来越多地重视。
然而，由于古建筑木结构榫卯节点抗震性能的脆弱性和易损性，一些老旧古建筑经常遭受地震破坏。
二、研究内容
本文主要通过理论分析和实验研究的方式，探究中国古建筑木结构榫卯节点的抗震性能状况，寻找优化节点抗震性能的方法。
三、研究意义
通过对古建筑木结构榫卯节点的抗震性能研究，可以对古建筑的保护和修缮起到重要的指导作用，同时也可以为现代建筑的设计和建造提供借鉴和参考。
四、研究方法和实施步骤
1. 通过文献研究和案例分析，总结现有的古建筑木结构榫卯节点抗震性能相关的理论和实验研究成果。
2. 进行古建筑木结构榫卯节点的抗震性能优化设计，比较不同设计的抗震性能差异。
3. 利用数值模拟方法，对不同的抗震设计进行仿真计算和分析。
4. 进行实验室模型试验，验证数值模拟结果的准确性和有效性。
5. 以实验结果为依据，撰写研究报告和论文。
五、预期成果
本研究将得出古建筑木结构榫卯节点的抗震性能特征和关键影响因素，并提出优化设计方案，具有一定的理论和实用价值。
同时，本研究成果也可为其他古建筑文物的修缮保护和现代建筑的设计提供参考和借鉴。
中国古建筑木结构加固及其性能探究
中国古建筑木结构加固及其性能探究摘要：中国传统文化源远流长，拥有上下五千年的悠久历史，在对我国文化传承的过程中，保留了很多传统木的结构建筑。
传统的古建筑木结构由于其力学特性十分优良，在古代得到了广泛的运用。
但是在古建筑经历漫长的岁月，其木结构会受到老化、蛀虫以及风雨侵蚀的破坏。
同时近年来国家对与古建筑的保护不够重视，导致原有的古木结构遭到了严重的破坏，甚至存在坍塌的风险，因此需要对古建筑的木结构进行加固和修缮。
本文分析古建筑木结构的特点，并提出了一些加固和修缮古建筑的对策，希望为我国古建筑的保护提供理论基础，促进古建筑文化的流传。
关键词：中国古建筑；木结构加固；特点探究一、引言作为四大文明古国之一，在五千年的发展历程当中，中华民族创造了璀璨的华夏文明，其中就包括了独具特色的中国古建筑木结构。
随着时间的流逝，很多古建筑木结构都遭到了不同程度的破坏，有的甚至还有坍塌的风险，造成这些破坏的原因包括了外在因素和内在缺陷，都对我国古建筑的传承造成了不利影响。
古建筑木结构作为我国优秀的传统文化，也是国家重点文物保护对象，对我国文化产业的发展有很大的帮助，这些在各地古建筑都有体现。
广西地区素有我国“南大门”之说，边关建设历史悠久，建立了威震南疆的大小连城。
这些要塞关卡布局严谨，构思巧妙，体现了鲜明的战略思想。
例如，城阳风雨桥的建设没有使用一钉一铆，既具有古时百越族的建筑色彩，又有汉族建筑的工艺成分，是侗汉文化交流的体现。
以及享誉世界的真武阁、燕窝楼等楼阁寺庙都凭借其超高的建筑艺术闻名遐迩，是对民间才智和价值的重要体现。
还有被壮乡故宫的莫土司衙署和各地的名人建筑，都是对这个地区政治、经济以及文化的体现。
总而言之各地的古建筑样式不一、结构不一，但力学特性都十分优良，体现了古代人民的高超技艺哥和智慧，同时也是对方式人民经济发展程度和风俗习惯的体现，是现代人研究历史文化的重要载体。
二、中国古建筑木结构的特点古往今来，我国建造了无数的古建筑木结构的房屋，但是完整保留至今却很少，大多数的古建筑都由于各种各样的因素而遭到破坏或消失。
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Ｅ－ｎｌａｉｌ！ｘｉｅｑｆｇｈ＠ｘａｕａｔ．ｅｄｕ．ｃａ
引言
中国古建筑木结构的主要特点之一就是柱和额枋 组成的构架以及其他构件之间采用榫卯连接，无需—铁 一钉［１１。“卯”是指在木构件上挖出的洞眼，“榫” 则是在木构件上留下的准备插入卯的端头，这种连接
基金项目：国家自然科学基金（５９８７８０４３）、陕西省重点实验室建设 项目（０５ＪＳｌ７）
固构架为未加固构架在试验完成之后的有损构架，扁 钢采用３ ｍｉｎ厚Ｑ２３５钢根据柱直径和梁宽制作成Ｕ 形，用木螺丝将其紧密固定在梁上。３个碳纤维布加
１
Ｉ２
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旧
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ｍ圆心邕
图ｌ构件模型尺寸示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ
固构架中有１个为未加固构架试验完成后的有损构 架，另２个为扁钢加固构架试验完成后的构架，根据 施工要求㈦将加固用横向碳纤维布（０．１６７ ｍｉｌｌ厚） 粘贴于梁柱，并粘贴２个竖向碳纤维布环箍以防止横 向碳纤维布在低应力下就发生剥离破坏。构架加固方 案如表３和图２。加固材料的部分性能指标见表４。
摘要：通过对３个按照《营造法ｉ勘制作的二等材殿堂式木构架的缩尺模型，以及３个碳纤维布和２个扁钢加固榫
卯节点的构架模型在水平低周反复荷载作用下的试验研究，得到了未加固构架、碳纤维布加固构架及扁钢加圊构架
的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能。试验结果表明：所有构架的梁、柱
仪测量柱额相对转角；用电阻应变片量测柱、额、 ＣＦＲＰ布及扁钢的应变；用７Ｖ０８数据采集仪采集 数据。
３试验过程及现象描述
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图２扁钢和碳纤维布加固示意图 Ｆｉ昏２ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉ也ｆｌａｔ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ＣＦＲＰ ｓｈｅｅｔ
表３构架加固方案 Ｔａｂｌｅ ３ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｏｏｄｅｎ ｆｒａｍｅ
构架编号 构架一 构架二 构架三
加固构架一 加固构架二 加固构架三 加固构架四 加固构架五
原构架
加固方法
未加固（连接不紧密）
未加固
未加固
构架二（第一次加固）
扁钢加固
构架三（第一次加固）
（３）对于３个碳纤维布加固构架，因构架均为有 损构架，有２个构架还是经扁钢加固后的二次加固， 故加固构架的榫卯之间发生了较大的挤压变形，榫卯 较为松动，而碳纤维布本身没有刚度，只有当榫卯发 生转动而引起榫头拔出时，碳纤维布受力之后才能为 榫卯的抗弯能力作贡献，因此构架在偏离竖直位置后 也会出现自动倾斜的现象，但随着构架偏离竖直位置 距离的加大，榫卯拔出量增加，碳纤维布变形加大， 榫卯抗弯能力增加。随着位移幅值的增加，碳纤维布 变形加大，由于碳纤维布粘贴处的柱额不在同一平 面，受力之后会使得碳纤维布与额枋剥离，但碳纤维 布受到环箍的约束，从而碳纤维布环箍受到剪力，导 致环箍部分剪断。另一方面，碳纤维布的变形也是不 均匀的，上下边缘纤维变形最大，因此最后破坏时碳 纤维布上下边缘纤维也有部分断裂。
作者简介：谢启芳，博士研究生 收稿日期：２００７－０２－０６
万方数据
方式使得各节点刚柔相济，具有一定的抗弯能力及良 好的耗能能力。但由于榫卯节点特殊的连接方式，在 水平地震作用下，木构架容易出现局部拔榫、节点松 脱现象‘２１，使得整体或局部构架歪闪倾斜，如应县木 塔的现状［３】。因此古建木结构榫卯节点及其加固的研 究已迫在眉睫，对古建木结构的维修加固具有重要的． 现实意义。
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１构架设计与制作 １．１未加固构架
选用抗拉拔性能较好的燕尾榫，按照宋《营造法
勘中的做法，以ｌ：３．５２即１ ｃｍ：２分二（分二表示
宋代二等材每份长度，相当于现在的１．７６ ｃｍ）的缩 尺比例，制作了３个相同的构架模型，其中１个构架 的榫卯连接不紧密（模拟有损连接），另２个连接紧 密，所有构件均由古建木工师傅手工制作而成。构件 原形尺寸和模型尺寸如表１和图１。材质选用东北红 松新材，天然干燥一年期，其力学性能见表２。实际 柱头截面高出额枋顶面１５０ ｎｌｌｌｌ以便施加水平荷载， 所开卯口内以榫形木块填实。
扁钢加固
构架一（第一次加固） 构架二Ｇ书二次加固）
构架三僳二次加固）
碳纤维布 碳纤维布 碳纤维布
２加载方案及量测方案
２．１加载方案 （１）为模拟古建筑木结构柱脚是搁置于柱础上的
特性，柱脚套于特制的钢柱帽与地槽铰接连接。
万方数据
土木工程学报
２００８矩
２．２量测方案 用位移计测量柱的侧移和榫卯拔出量；用倾角
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｗ．ｃｙ ｃｌｉｃ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｅｉｇｈｔ ｗｏｏｄｅｎ ｆｌａｍｅ ｍｏｄｅｌｓ。ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｎｏｎ． ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｏｄｅｌｓ ｍａｄｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆａｂｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｓｏｎｇ Ｄｙｎａｓｔｙ（９６０．１２７０，
构件完好无损，破坏均发生在榫卯节点；未加固构架、碳纤维布加同构架及扁钢加固构架的滞回曲线有明显的不
同；碳纤维布和扁钢加固后构架强度和刚度增加，而耗能能力却有所降低；木构架具有非常好的变形能力。扁钢加 固适合于强度或刚度明显不足且较隐蔽的榫卯节点。而碳纤维布加固适合于破损程度较小的榫卯节点。
关键词：古建筑木结构；榫卯节点；加固；碳纤维布；扁钢
图３加载示意图 Ｆｉｇ．３ Ｌｏａｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ
先通过工字钢分载梁在两个柱头上各施加１０ ｋＮ 的竖向荷载并保持不变，随后通过作动器施加反复荷 载，直至作动器最大行程。图４为构架的破坏情况。
（１）破坏均发生在榫卯节点，构件梁柱完好无 损。
（２）对于榫卯连接不紧密的未加固构架，在控 制位移较小时，构架基本不能承担荷载，但随着水平 位移的增加，榫卯之间逐渐挤紧，随后就与连接紧密 的未加固构架一样，随着位移幅值和循环的增加，榫 卯之间挤压变形加大并伴随有“吱吱”声，使得榫卯 由紧变松，因此当构架回到竖直位置附近时，榫卯的 抗弯能力明显降低，甚至不能承担竖向荷载偏心而引 起的附加弯矩，从而构架在偏离竖直位置后会出现自 动倾斜的现象，但随着构架偏离竖直位置距离的加 大，榫卯之间又变得紧密，抗弯能力增加。在加载的 过程中，榫卯之间有一定的拔出，且拔出量随位移幅 值的增加而加大，但由于柱底支座的限制，榫卯的拔 出主要是由于构架倾斜导致榫卯转动而引起榫头上拔 下压或上压下拔，榫头的总体拔出量却不大。
第４１卷第１期 ２ ０ ０ ８年１月
土木工程学报
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Ｖ０１．４１ Ｊａｎ．
Ｎｏ．１ ２００８
中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究
谢启芳ｌ赵鸿铁１ 薛建阳１姚侃２隋 奠－
（１．西安建筑科技大学，陕西西安７１００５５；２．中国人民解放军９５０２２部队，广东汕头５１５８００）