歪闪平身科斗栱轴压性能试验研究及有限元分析

作者：吴晨伟; 薛建阳^*; 宋德军; 张家赫

来源：工程力学, 2023, 1-11.

• 古建筑木结构
• 歪闪
• 平身科斗栱
• 轴压性能
• 有限元分析

为研究歪闪平身科斗栱的轴压性能，制作了4个不同歪闪角度的足尺平身科斗栱试件，通过向正心桁和挑檐桁的下表面、平板枋顶面塞入木楔来实现斗栱整体歪闪。通过轴压加载试验，得到了斗栱的破坏模式、荷载-位移曲线、承载力和刚度退化以及变形能力、构件荷载-位移关系。采用有限元软件模拟了歪闪斗栱轴压加载，模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上，进行了参数分析，研究了木材横纹抗压强度、横纹弹性模量和构件间摩擦系数对斗栱刚度和变形能力的影响。结果表明：无歪闪和歪闪5°斗栱被整体压缩、大斗压溃、正心瓜栱和单翘端部劈裂破坏；歪闪7.5°和10°斗栱的构件破坏较轻，破坏模式变为斗栱大幅度转动。随着歪闪角度的增加，斗栱的承载力退化程度增加，变形能力和卸载后弹性变形恢复能力减小。在歪闪斗栱面宽（进深）方向，自上向下构件的压缩刚度依次增加（减小）。增加横纹抗压强度、横纹弹性模量和摩擦系数均可增加塑性阶段刚度，减小极限位移。研究成果可为古建筑木结构歪闪平身科斗栱的受力分析和科学保护提供参考。

• 单位
  土木工程学院; 西安建筑科技大学