摘要
我国古建筑以传统木结构为主，是由柱、梁、枋、檩、椽、枓栱等木构件通过榫卯连接形成的框架结构体系，承受来自屋面、楼面的竖向荷载以及风荷载、地震作用等水平荷载。传统木结构虽有着几千年源远流长的历史，但近代由于中西文化的冲突，尤其是受西方钢筋混凝土结构和钢结构的影响，逐步退出历史舞台。 随着当前中华传统文化的弘扬以及经济的繁荣发展，一些参与寺庙、大型旅游景点等新扩建项目的建设单位，开始以雄厚的资金实力投资建设一批真正以传统木结构为主的仿古建筑。与这一市场需求相矛盾的是传统木结构的分析计算能力，目前国内对传统木结构的分析基本停留在学术研究阶段，尚未能应用于工程实践。新建的传统木结构项目，为保证结构安全性，多半也是参照佛光寺等唐宋遗构实物来设计，或按照宋《营造法式》的内容来设计，缺乏相应的计算分析做技术支撑。 本文以某传统木结构廊庑为研究对象，通过数值模型对其受力特性进行分析，供类似工程参考。主要研究内容如下： 首先，以宋《营造法式》为基础设计了一榀传统木结构廊庑，各节点均采用榫卯连接。同时采用有限元软件ABAQUS对各榫卯节点进行了有限元分析，主要对各类节点在框架平面内的转动刚度进行了研究，包括廊柱与枓栱连接节点、枓栱与替木连接节点、枓栱与乳栿连接节点、乳栿与叉手连接节点、叉手与令栱连接节点等五种榫卯节点。 然后，采用ABAQUS建立大量数值模型，对柱枓节点进行了参数分析，研究了馒头榫宽度、馒头榫长度、栌枓宽度、屋顶荷载、木材弹性模量、廊柱直径对其转动性能的影响，总结了各参数对节点转动刚度的影响规律。 最后，采用ABAQUS建立了整榀框架的精细化实体模型，同时建立了考虑节点刚度的杆系简化模型。通过实体模型和杆系简化模型的对比，得出在竖向荷载作用下和水平荷载作用下结构整体变形的比较结果，验证了考虑节点的转动刚度后的杆系简化模型具有足够的计算精度，研究成果可供类似工程项目参考。
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