木结构之直榫和燕尾榫的比较

在中国古代，木结构的构件主要采用榫卯连接。榫卯节点由榫头和榫眼组成，能够承受一定的弯矩，具有良好的弹性和抵抗水平推力，并允许一定的变形，表现出很强的半刚性特性，可以吸收一定的地震能量，降低结构的地震响应。通过模拟得出以下总结： (1)透榫和燕尾榫是典型的半刚性连接，介于铰链和刚性连接之间。它们的共同特点是能转动，能承受弯矩。榫卯摩擦滑移具有耗能减震功能，是古代木结构抗震性能良好的重要原因。 (2)两种榫卯节点由于结构不同，其力学性能也不同。从骨架曲线可以看出，榫的初始刚度较大，刚度衰减缓慢，没有明显的下降截面，强度高于燕尾榫。但燕尾榫的初始刚度较小，刚度衰减比榫快，出现下降段。 (3)两个榫卯节点的滞回曲线呈倒Z形。试验过程与理论分析一致，滞回区饱满，说明它们具有良好的耗能效果。拟合的弯矩-转角方程和恢复力模型反映了半刚性榫卯连接特性的刚度变化规律，适用于类似木结构的静力传递和结构动力分析计算。 (4)两个榫卯节点的刚度变化属于非线性变化，经历了结构连接阶段、滑动阶段、工作阶段和破坏阶段四个阶段。而且从工作阶段到失效阶段刚度大大降低。可见榫卯一旦被拔出或变形过大，就会失去继续承载的能力。这些基础理论可以为古建筑木结构的抗震性能研究和修复加固提供理论依据。

古建筑之台基知识

古代木结构桥台基础主要由冠顶墩、基岩和冠顶墩下的人工夯土桥台组成。古建筑木结构基础的基本特征、分类和发展、柱脚与基石的连接以及高台基础的使用是古建筑木结构基础的独特风格。 与现代结构建筑不同，为了建筑的美观和外部气势，大多数古代木结构都有高的人工夯土桥台作为结构基础，但高桥台的使用对上部木结构的抗震性能和安全稳定有很大影响。以西安钟楼和鼓楼为例，建立了有限元模型。通过数值模拟分析得出，高基底对结构的高阶频率影响较大，高基底的存在改变了上部结构的动力特性，使得上部结构的位移和加速度响应具有放大效应，通过有限元模拟和昼夜连续的现场监测，得到了地铁列车动荷载和地面交通动荷载共同作用下Xi安钟楼木结构的动力响应。研究表明，钟楼木结构顶部立柱的水平响应速度为5。由于地基高度的增大，在地面运动和地下交通共同作用下，是规范允许值的11~6。59倍。因此，有必要从振源和建筑隔振两个方面对西安钟楼进行保护。 在大多数古代木结构建筑中，柱脚和基石是通过水平摆动和浮动连接的。地震发生时，柱脚的摩擦和滑移可以有效降低地震响应。在深入研究古建筑木结构柱脚摩擦滑移隔震机理的基础上，建立了柱脚摩擦滑移隔震系统模型，给出了柱脚滑移的判断条件。结果表明，当地震作用增加到一定程度时，柱脚出现摩擦滑移。一方面，摩擦可以耗散一部分能量，改变结构的固有频率，从而改变结构在强震下的动力特性，起到减震的作用；另一方面，柱脚的滑移可以提供一部分阻尼，削弱上部结构的有效加速度、相对速度和相对位移谱的峰值，达到明显的隔震效果，使柱脚对地震作用的传递上限为大静摩擦力。