基于分式析因设计的燕尾榫节点抗弯性能研究

杨 娜，钟 凯，秦术杰

(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

0 引 言

中国传统木结构建筑中除椽子、望板这类屋面木基层构件外，其余几乎全部是通过榫卯形式连接在一起[1]。作为整体结构中起到拉结联系作用的榫卯节点，其力学特性影响并决定着整体结构的力学性能。

近几十年来学者们通过试验研究、有限元模拟和理论分析等方法对榫卯节点力学性能进行了大量研究。隋等[2]、陈庆军等[3]和淳庆等[4]通过对典型榫卯节点的低周反复荷载试验，研究了木构榫卯的转动特性和刚度退化规律，并给出了不同类型榫卯节点的恢复力曲线。文献[5]，[6]通过改变某一特定参数，利用模型试验研究了不同因素对榫卯节点力学特性的影响。文献[7]，[8]通过建立有限元模型，得到了榫卯节点的转动刚度，并对古木结构进行了静力分析。文献[9]，[10]通过结合模型试验和有限元分析的方法对日本常见带木楔的直榫节点进行了研究，利用3D有限元模型与试验对比验证，分析了不同尺寸及形状的木楔对榫卯节点初始刚度及抗推压性能产生的影响。陈春超等[11-12]和谢启芳等[13-14]基于榫卯节点受力机理的分析，通过理论推导的方式得到了典型榫卯节点的弯矩-转角理论计算公式。以上研究揭示了榫卯节点的工作机制，也得到了节点的弯矩-转角关系等力学曲线，但仍存在一定的局限性：试验研究和有限元模拟往往只能得到特定条件下节点的力学性能指标；理论推导虽然能给出节点弯矩-转角曲线计算公式，但得到的理论公式通常过于复杂，掩盖了基本参数的影响规律且不利于实际工程应用。……