發(fā)布時(shí)間：2018-07-27 16:53

【摘要】：中國的古建筑是以木結(jié)構(gòu)建筑為主而發(fā)展,是我國文化遺產(chǎn)的重要組成部分。大量學(xué)者對榫卯連接的抗震機(jī)理進(jìn)行了研究和闡述,但是對榫卯連接木框架的抗火性能研究很少。因而每當(dāng)我國古建筑遭遇火災(zāi)時(shí),都會導(dǎo)致大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。另外由于古木結(jié)構(gòu)建筑具有特定的藝術(shù)價(jià)值和人文價(jià)值以及一旦被毀壞就很難復(fù)原的特點(diǎn),火災(zāi)對古木結(jié)構(gòu)建筑所造成的間接損失是無法估量的。因而對榫卯節(jié)點(diǎn)木框架的抗火性能研究具有十分重要的意義。本文以榫卯節(jié)點(diǎn)木框架抗火性能試驗(yàn)為主,根據(jù)傳熱學(xué)的經(jīng)典理論及有限元基本原理,利用有限元軟件ABAQUS建立了榫卯節(jié)點(diǎn)木框架熱-結(jié)構(gòu)耦合模型,分析了截面溫度場分布、框架耐火極限等,主要內(nèi)容可以分為以下幾個(gè)部分：(1)首先回顧并總結(jié)國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于木結(jié)構(gòu)抗火的主要工作和成果,同時(shí)指出其研究的不足�；谏鲜霰尘昂拖嚓P(guān)成果,論述本文課題的學(xué)術(shù)思想和研究目標(biāo)。(2)進(jìn)行膠合木層板的材性試驗(yàn),以及總結(jié)了木材高溫下的熱工性能以及力學(xué)性能,為木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和數(shù)值分析計(jì)算提供材料性能數(shù)據(jù)。(3)進(jìn)行了1榀單層單跨榫卯節(jié)點(diǎn)木框架對比構(gòu)件靜載試驗(yàn)和3榀受火框架耐火極限試驗(yàn),考慮不同持荷水平對其溫度場分布、耐火極限及破壞模式的影響。結(jié)果表明：持荷水平較小時(shí),榫卯節(jié)點(diǎn)木框架在受火過程中主要是梁先破壞,持荷水平較大時(shí),榫卯節(jié)點(diǎn)木框架在受火過程中主要是節(jié)點(diǎn)先破壞。(4)利用有限元軟件ABAQUS建立了第二榀受火框架的有限元模型,計(jì)算其溫度場及結(jié)構(gòu)場,將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,并研究了不同梁上荷載對耐火極限的影響。結(jié)果表明：有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,且當(dāng)荷載較大時(shí),有限元采用間接耦合無法模擬出榫頭上部因縫隙增大而炭化的情況。
[Abstract]:The ancient architecture of China is based on wood structure and is an important part of China's cultural heritage. A large number of scholars have studied and expounded the anti-seismic mechanism of mortise and mortise joint. However, there are few studies on the fire resistance of the mortise and mortise joint frame, so a large number of casualties will be caused whenever the ancient buildings in our country encounter fire. In addition, because of the special artistic and humanistic value of the ancient wood structure and the characteristic that it is difficult to recover once it is destroyed, the indirect loss caused by the fire to the ancient wood structure is immeasurable. Based on the classical theory of heat transfer and the basic principle of finite element, the thermal structure coupling model of mortise and mortise joint wood frame is established by the finite element software ABAQUS. The temperature distribution of the cross section and the fire limit of the frame are analyzed. The main contents can be divided into the following parts: (1) first, it is reviewed and summarized. The domestic and foreign scholars on the main work and achievements of fire resistance of wood structure at the same time points out the lack of research. Based on the above background and related achievements, the academic ideas and research goals of this paper are discussed. (2) the wood properties test of laminated wood laminates, and the thermal and mechanical properties of wood at high temperature are summed up for wood structure test. And the numerical analysis calculation provides material performance data. (3) 1 single single span single span mortise and mortise joint wooden frame comparison component static load test and 3 fire frame fire limit test, considering the different holding level on its temperature field distribution, fire resistance limit and failure mode. The results show that the holding level is small, mortise and tenon joint wood frame. In the fire process, the main damage of the beam is first, and when the holding level is large, the joints of the mortise and tenon joints are mainly damaged in the process of fire. (4) the finite element model of second fire frames is established by the finite element software ABAQUS, and the temperature field and the structure field are calculated, and the calculation results are compared with the experimental results, and the differences are studied. The effect of load on the fire resistance on the beam shows that the results of the finite element calculation are in good agreement with the test results. And when the load is large, the finite element method can not simulate the carbonization of the upper part of the tenon because of the gap enlargement by indirect coupling.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU366.2;TU352.5

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本文編號：2148507