广府木祠堂典型榫卯节点参数化分析_肖旻

古建筑分享

第8期2013年8月

广东土木与建筑

GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGNo．8AUG2013

广府木祠堂典型榫卯节点参数化分析

肖旻1，2

交通学院

摘

张增球3陈庆军1，3，4侯家健5袁国财3汤序霖3

（1、亚热带建筑科学国家重点试验室广州510641；2、华南理工大学建筑学院广州510641；3、华南理工大学土木与

广州510641；4、澳大利亚新南威尔士大学悉尼2052；5、巴马丹拿建筑及工程师有限公司香港）

要：通过有限元软件ABAQUS对广府木结构祠堂的典型节点箍头榫和直榫进行参数分析，充分考虑节点承载力和刚

度的影响因素和木材正交各项异性的材性特点，两类节点各选取一定数量建立三维实体有限元模型，分析并获得各种参数变化下节点弯矩承载力和节点转动刚度的变化规律。本文还对节点的M-q曲线进行了双线性拟合，给出了考虑节点各尺寸参数的拟合公式，研究结果将为广府木祠堂修缮和结构加固提供节点承载力和节点转动刚度计算依据和取值参考。

关键词：广府木祠堂；箍头榫；直榫；有限元

ParametricAnalysisonTypicalMortise-tenonJointsofTimberAncestralHallinCantonRegion

XiaoMin1，2ZhangZengqiu3ChenQingjun1，3，4HouJiajian5YuanGuocai3TangXulin3

（1、StateKeyLaboratoryofSubtropicalBuildingScienceGuangzhou510641，China；2、SchoolofArchitecture，SouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou510641，China；3、SchoolofCivilandTransportationEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China；4、CentreforInfrastructureEngineeringandSafety（CIES），SchoolofCivilandEnvironmentalEngineeringThe

UniversityofNewSouthWalesSydney2052，Australia；5、P&TArchitectsandEngineersLtd.HongKong）

Abstract：TheFEAsoftwareABAQUSisusedtoperformtheparametricanalysisontwotypicaltypesofjointsofthetimberancestralhallinCantonregion，thehood-headtenonandstraight-tenonjoints.Thevariablesincludedtheinfluencingfactorsofbearingcapacityandstiffness，andtheorthogonalanisotropyoftimber.Acertainnumberofthesetwotypesofjointmodelswerechosentobuild3DFEManalysismodelwithsolidelement.Theinfluencelawofeachvariableonthebendingcapacityandrotationalstiffnesswasobtained.ThebilinearM-qcurvesfittingandformulaswerealsopreceded，consideringparametersofthegivenjointsizes.Theresearchworkisforrefer-enceofthebearingcapacityandrationalstiffnessparameterselectionandcalculationduringtherepairingandstrengtheningoftimberan-cestralhallinCantonregion.

Keywords：timberAncestralHallinCanton；hoop-headtenon；straight-tenon；finiteelementmethod

本文所称的广府地区泛指当代以广州为中心的珠江三角洲一带，因明清时期该地区为广州府所辖，而使得“广府”成为一个历史地理与文化地理的常用概念。由于传统宗族活动而被保留下来的广府木祠堂，体现了广府地区重商、开放、务实、兼容等商业文化和保留了较多古越族文化的特征。但是这些作为不同价值等级文化遗产留存的古木建筑均存在不同程度的残损，迫切需要加以保护修缮，同时对于广府木祠堂在结构领域的研究尚且不足，使得对广府地区古木祠堂的修缮和保护存在一定的困难。

部分学者对不同地区的不同类型古木结构节点进行了探讨，文献［1］针对古建筑木结构节点燕尾榫

基金项目：华南理工大学亚热带建筑科学国家重点试验室自主研究课题项目（2009ZC09，2013ZC19），国家留学基金委资助项目

进行低周反复荷载试验分析；文献［2］针对湖南省西部地区的三种传统木结构透榫节点进行了三维实体有限元分析；文献［3］针对中国南方传统木建筑典型榫卯节点进行了低周反复荷载试验；文献［4］等对减半叠嵌榫（halvedandtabledscarfjoint）进行了试验研究和有限元模拟；文献［5］对peggedmorticeand

tenonjoint进行了试验和有限元分析，并对其刚度和

强度进行了探讨。

从所查询到的文献来看，已有研究针对广府地区木祠堂结构节点领域的非常稀少，为保护和修缮木祠堂带来了极大的困难。本文结合广府地府木祠堂榫卯节点的特殊形式，采用有限元方法对广府木祠堂典型节点进行了参数分析，并给出了考虑节点各尺寸参数的双线性M-q曲线拟合公式，本研究结果将为广府木祠堂修缮和结构加固提供节点承载力和节点转动刚度计算依据和取值参考。

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古建筑分享

2013年8月第8期肖旻等：广府木祠堂典型榫卯节点参数化分析AUG2013No．8

1广府木祠堂建筑结构特点

文献［6］根据华南理工大学建筑学院建筑历史

2

2.1

节点刚度参数分析

广府节点有限元模型建立

为了对广府地区典型节点的转动刚度和承载力

学科教学研究队伍近十年来的调查研究和测绘资料得到，广府地区传统祠堂最重要的单体建筑是头门、享堂和寝堂。本文将针对享堂中典型的木结构连接节点进行分析。

进行研究，运用有限元软件ABAQUS对两种典型节点建立三维实体有限元分析模型。有限元中，以波罗格为对象进行分析，综合考虑了木材正交各项异性的材料属性，选用HILL塑性屈服准则。为简化计算，假定木材在正交方向均为理想弹塑性材料。

波罗格木材材性试验结果见表1，为了更贴近现实木结构材料强度，根据文献［7］4.1.1中的条文说明及推荐取值分别对木材的各强度作相应的折减，折减系数取值及折减后的材料强度见表1。

1.1建筑特点

所选实例 …… 此处隐藏：7601字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……