木结构榫卯节点抗火性能试验研究

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

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硕士学位论文

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

研究生姓名：

导师姓名：王越毯置副熬授

申请学位类别

一级学科名称王兰亟±±丕工程

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２０１３年０５月

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

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硕士学位论文

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

本论文获国家自然科学基金“梁柱式木结构框架抗火性能及火灾后评估方法研究”面上项目资助。

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＳＴＵＤＹｏＮＦＩＲＥＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥｏＦＭＯＲＴＩＳＥ．ＴＥＮＯＮＪｏＩＮＴＳＩＮＴＩＭＢＥＲＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ

ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏ

ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＢＹ

Ｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙ

ＡｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒＺＨＡＮＧＪｉｎ

ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ｍａｙ２０１３

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

东南大学学位论文独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签日期：超垒墨：ｌ

东南大学学位论文使用授权声明

东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。

签名：五盐一名：丝…赳．参 ３

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

摘要

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

硕士研究生：王斌指导教师：张晋副教授东南大学

摘要

我国拥有大量的木结构建筑，并且大多数并没进行防火设计，存在着很大的安全隐患。我国每年均发生大量的木结构火灾，导致大量的人员伤亡和财产损失，同时古木建筑火灾所造成的艺术价值间接损失是无法用金钱来衡量的。长期以来关于我国木结构抗火性能缺乏相关研究，相关条文规范只能参考国外文献，因此加强木结构抗火性能的研究很有必要。榫卯节点是中国古建筑木结构的主要特点之一，也是古建筑木结构的关键部位，其受力也最为复杂，故对木结构榫卵节点的抗火性能研究具有重要的理论意义和工程实际价值。

本文以榫卯节点火灾试验为主，根据传热学的经典理论及有限元基本原理，利用ＡＢＡＱＵＳ建立了热．结构耦合模型，分析截面温度场分布、木材炭化速度、节点耐火极限，主要内容可以分为以下几个部分：

（１）本文首先进行木材的材性试验，为有限元数值模拟提供材性指标。

（２）进行了直线式榫卯连接和框架式榫卯节点受火时间分别为１０ｍｉｎ、２０ｒａｍ、３０ｍｉｎ、涂刷防火涂料受火３０ｍｉｎ的炭化速度试验，研究其温度场分布和炭化速度变化规律。

（３）进行了１根直线式榫卯连接对比试件极限承载力试验和４根直线式榫卯连接的耐火极限试验，分析不同持荷水平、不同表面防火措施对直线式榫卵连接的耐火极限的影响。

（４）进行了１根框架式榫卯节点对比试件极限承载力试验和４根框架式榫卯节点的耐火极限试验，分析不同持荷载水平、不同表面防火措施对框架式榫卯节点的耐火极限的影响。

（５）利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ进行直线式榫卯连接和框架式榫卯节点炭化速度试验的数值模拟，与试验数据对比，并分析密度对温度场分布的影响。

（６）利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ进行了直线式榫卯连接的耐火极限试验的数值模拟，并分析了密度、卯口收窄比参数对耐火极限的影响。关键词：榫卯节点，火灾试验，温度场分布，炭化速度，耐火极限，有限元

木结构榫卯节点抗火性能试验研究

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＳＴＵＤＹｏＮＦＩＲＥＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＯＦ

ＭＯＲＴＩＳＥ．ＴＥＮＯＮＪＯＩＮＴＳＩＮＴＩＭＢＥＲＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＧｒａｄｕａｔｅ：ＷＡＮＧＢｉｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＺＨＡＮＧＪｉｎ．ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｉｎａ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

ＷｅｈａｖｅａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｉｍｂｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄ

ａｍｏｓｔｏｆｔｈｅｍｈａｖｅｎｏｆｉｒｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ＳＯｔｈｅｒｅｉｓ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｉｇｈｉｄｄｅｎｓｅｃｕｒｉｔｙｄａｎｇｅｒ．Ｉｎａｃｈｉｎａａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｉｍｂｅｒｉｓｏｎｆｉｒｅｅｖｅｒｙｙｅａｒ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃａｓｕａｌｔｉｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｌｏｓｓｅｓａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔｌｏｓｓｅｓｏｆａｎｃｉｅｎｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌａｒｔｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｆｉｒｅ

Ｌａｃｋｉｎｇｏｆ

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ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｓｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ

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