浅谈梁柱榫卯节点加固纠偏装置在木结构修缮过程中的运用

浅谈梁柱榫卯节点加固纠偏装置在木结

构修缮过程中的运用

摘要：为提高木结构的荷载力和稳定性，本研究设计了梁柱榫卯节点加固纠

偏装置，并将其应用于木结构修缮过程中。首先，设计低周往复加载试验，设置

实验条件与木结构榫卯节点建模参数，记录在加载过程中木结构榫卯节点的位移

-国家公务员考试职位表查询 荷载数据。然后，以记录结果为依据，分析木结构榫卯节点性能。最后，从纠

偏装置的支撑结构、拆分结构、整体结构入手，完成装置设计，并按照规范将装

置应用于木结构修缮作业中。应用结果表明：应用本研究设计的加固纠偏装置，

可以有效降低木结构支撑板位移，提高了修缮处理后木结构的荷载能力。

关键词：梁柱榫卯节点；加固纠偏装置；木结构；稳定性

中图分类号:TS653文献标识码:A

1引言

经数千年的发展与演变，木结构建筑已成为我国乃至世界建筑艺术中的宝贵

文化。但是因木材本身的性质以及遭受各种自然灾害和人为损害，若未及时得到

修缮，会使木结构产生累积损伤，其承载力和抗变形能力也会降低。

木结构节点是影响结构受力、优化主体结构力学综合性能的关键。木结构节

点的主要连接方式分为两种，分别为金属连接方式（包括齿板、螺栓等）、榫卯

连接方式。科学、合理的木结构节点连接方式对于结构体系力学性能可以起到

[1]

决定性作用。然而，在深入相关工程领域的研究中发现，金属连接方式在实际

[2]

应用中会受到结构承压、螺栓分布等多种因素的影响，容易出现连接后节点脆性

较大的问题。在此基础上，考虑到木结构是一种具有较高弹性的材料，使用榫

[3]

卯连接方式进行木结构修缮连接，可以在保证构件之间留有空隙的同时，使榫卯

连接节点展现出较好的半刚性特征，从而提高木结构的综合性能。

[4]

根据目前情况来看，在木结构建筑修缮的过程中，不断优化的结构节点加固

技术在保证木结构建筑质量和安全方面发挥了重要作用。为此，本文设计了一种

梁柱榫卯节点加固纠偏装置，并将其应用于木结构修缮过程中，以期通过此种方

式，提高木结构的修缮水平、提高建筑结构的稳定性。

2木结构榫卯节点性能分析

不同于现代建筑结构，木结构建筑的连接方式巧妙，只依靠榫头与卯口之间

的挤压与咬合受力，即可连接木柱与梁之间的连接。在力学性能上，连接绘制平面图 部位的

榫卯节点可以承受一定的荷载，且允许产生一定的变形，表现出较强的半刚性连

接特性，通过榫卯之间的相互摩擦进行耗能，减少结构的地震响应。榫卯节点是

木结构的关键部位，同时也是薄弱部位。

为分析木结构榫卯节点性能，提高木结构修缮效果、提高木结构稳定性，设

置低周往复加载试验。为提高实验结果的真实性与客观性。按照表1中的内容

[5]

设计实验条件与木结构榫卯节点建模参数。

表1实验条件与木结构榫卯节点建模参数

项目参数

有限元分析软

件

Abaqus

榫长为

节点模型75mm的榫卯节

点模型

单元类型C3D8R

木材的平均静

0.35

摩擦系数

木材的平均动

摩擦系数

0.28

木结构全干相

对密度

0.34

低周往复加载试验中，榫头部的应力集中于榫顶上方的椎体前端，卯口所受

的应力主要是在其上、下两个面上。在荷载作用的早期，木结构榫卯节点的应

[6]

力应变保持线性关系，应变区域的压缩变形随着位移量的增加而随之增大，形成

了一个塑性变形区。

记录在加载过程中，木结构榫卯节点的位移-荷载数据，将其作为分析木结

构榫卯节点破坏形态的主要指标，发现：在加载试验中，木结构榫卯节点的位

[7]

移共分为三个阶段，分别为上琵琶行知识点 升阶段（A）、屈turnto 服阶段（B）、下降/破坏阶段

（C）。当施加荷载达到一定数值后，木结构被破坏，榫卯瞬时发生破坏，到达C

阶段。

通过上述分析可知，支撑柱和横梁处的榫卯节点易产生松动，而松动是造成

结构瞬时被破坏的主要原因。为防止横梁和支撑柱连接处产生松动，造成木结构

修缮过程中的安全隐患，应使用梁柱榫卯节点加固纠偏装置，并将其应用于木结

构修缮过程中。

3梁柱榫卯节点加固纠偏装置设计与运用

3.1装置设计

掌握木结构榫卯节点性能后，将从木结构梁柱榫卯节点加固纠偏装置的支撑

结构、拆分结构入手，对该装置展开设计研究。

该装置的支撑结构与拆分结构与整体结构支撑柱和横梁相接，支撑柱上设置

有支撑结构。其中：

①支撑结构，主要包括支撑结构、右半板、套接口、左半板、插接块、插接

槽、旋转杆、调节杆、支撑板；

②拆分结构，主要包括定位结构、上位板、下位板、插接杆、插接孔槽、连

接键。

在支撑结构中，左半板与右半板相邻的一侧固定连接有对称的插接块，右半

板与左半板相邻的内侧开设有对称的插接槽，右半板与左半板上均活动连接有旋

转杆。旋转杆上固定连接于对称的调节杆，调节杆之间通过旋转轴活动连接支撑

板。右半板上的支撑板可以对横梁进行支撑加固，防止横梁和支撑柱连接处产生

松动。其中设置的旋转杆和调节杆可以调节角度，便于更好地支撑并纠偏横梁。

在定位结构中，上位板和下位板可以对支撑板的位置进行固定，防止支撑板

的位置发生偏移。

图1为木结构梁柱榫卯节点加固纠偏装置的结构示意图。

图1 木结构梁柱榫卯节点加固纠偏装置的结构图

3.2木结构修缮应用

在使用梁柱榫卯节点加固纠偏装置修缮木结构时，可利用支撑结构右半板上

的支撑板，对横梁进行支撑和加固，防止因横梁和支撑柱连接处产生松动而造成

安全隐患。装置中的旋转杆和调节杆可以调节角度，便于对横梁可以更好的支撑

和纠偏。定位结构中的上位板和下位板可以固定支撑板的位置，防止支撑板的位螺旋霉素片

置发生偏移。定位结构中的上位板和下位板通过连接键连接，右半板和左半板通

过插接块和插接槽连接，使定位结构和支撑结构便于安装。

将该装置应用于木结构修缮工作中，通过分析榫卯节点的性能和受力机理，

解决了木结构修缮加固结构不便于调节、不便于安装、不便于对榫卯节点进行加

固和纠偏的问题，可以使木结构梁柱榫卯节点的承载力、刚度均得到了提升。

4实验分析

上述内容中从多个方面，对加固纠偏装置的设计与应用展开了详细的设计。

为了检验设计的装置在木结构修缮中的应用效果，下述将以某木结构修缮工程项

目为例，设计实例应用实验。在此过程中，按照本文提出的步骤，使用设计的装

置，进行木结构的修缮处理。完成修缮处理后，设置不同荷载，分析装置在应用

前与应用后，木结构的承载能力变化情况。统计实验结果如表2所示。

表2梁柱榫卯节点加固纠偏装置应用效果

木结构支撑板位移

施

（mm）

加荷载

（kN）

应用装应用装置

置后前

100121

200169

306248

4010损坏

根据表2中所示的内容可以看出，应用梁柱榫卯节点加固纠偏装置，可以有

效降低木结构支撑板位移。

木结构修缮处理过程中，通过设置有支撑结构，支撑时间的名言警句 结构的羊杂汤的做法 右半板上的支撑

板可以对横梁进行支撑加固，防止横梁和支撑柱连接处产生松动，从而造成安全

隐患，设置的旋转杆和调节杆可以调节角度，便于对横梁可以更好地支撑和纠偏，

定位结构中的上位板和下位板可以对支撑板的位置进行固定，防止支撑板的位置

发生偏移。因此，通过上述研究证明了本文设计的梁柱榫卯节点加固纠偏装置在

实际应用中的效果良好，该方法可以提高修缮处理后木结构的荷载鱿鱼炒洋葱的做法 能力。

5结论

本文通过分析木结构榫卯节点性能，设计了一种纠偏装置，并将其应用于木

结构修缮工作中。经过实验检验发现，应用该装置可以有效降低木结构支撑板位

移，从而提高修缮处理后木结构的荷载能力。这种纠偏装置中设置有定位结构，

定位结构中的上位板和下位板通过连接键连接，右半板和左半板通过插接年度考核自我评价 块和插

接槽连接，可以使定位结构和支撑结构便于安装。

综合上述分析，本文此次设计的成果在实际应用中是具有显著应用效果的，

可以在后续的工作中，根据木结构修缮工程的具体需求，对该方法实施进一步优

化。

参考文献

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析[J].建筑结构学报,2022,43(02):173-183.

[3]金昱成,苏何先,潘文,等.木结构榫卯节点抗震性能及加固对比试验研究

[J].土木与环境工程学报(中英文),2022,44(02):138-147.