郭婷 楊娜 周海賓 王雙永

摘 要：以西南傳統(tǒng)民居穿斗式木結(jié)構(gòu)穿銷中節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)制作了2個(gè)足尺橫向中節(jié)點(diǎn)和2個(gè)足尺縱向中節(jié)點(diǎn)模型試件，分別對(duì)兩類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單調(diào)加載和低周往復(fù)加載試驗(yàn)，得到兩類節(jié)點(diǎn)的破壞模式、抗彎承載力、抗彎剛度、延性和耗能能力。結(jié)果表明：橫向中節(jié)點(diǎn)主要在榫卯?dāng)D壓區(qū)域發(fā)生嵌壓塑性變形以及在木銷受荷區(qū)域發(fā)生彎剪變形，縱向中節(jié)點(diǎn)易在榫頸位置發(fā)生折斷破壞;橫向中節(jié)點(diǎn)的初始剛度較縱向中節(jié)點(diǎn)高，橫向中節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力可達(dá)縱向中節(jié)點(diǎn)的2倍;橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)的滯回曲線均表現(xiàn)出明顯的捏攏和滑移現(xiàn)象，橫向中節(jié)點(diǎn)的耗能能力較強(qiáng);穿斗式木結(jié)構(gòu)橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)都具有良好的變形能力，橫向中節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出較好的延性，但縱向中節(jié)點(diǎn)的延性很低;縱向中節(jié)點(diǎn)是穿斗式木結(jié)構(gòu)中的薄弱節(jié)點(diǎn)，需要在穿斗式木結(jié)構(gòu)的安全維護(hù)中重點(diǎn)關(guān)注。

關(guān)鍵詞：穿斗式木結(jié)構(gòu);中節(jié)點(diǎn);抗彎性能;抗震性能

中圖分類號(hào)：TU366.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-6717（2022）02-0083-08

基金項(xiàng)目：“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0600303）;北京市自然科學(xué)基金（8151003）

作者簡(jiǎn)介：郭婷（1984- ），女，博士生，主要從事古建筑木結(jié)構(gòu)研究，E-mail：16115319@ bjtu.edu.cn。

楊娜（通信作者），女，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：nyang@bjtu.edu.cn。

Abstract： In order to study the moment-resisting performance and seismic behavior of the interior joints with wooden peg of Chuan-Dou type wooden frame， two full-scale interior beam-column joint specimens of transverse frame and two that of longitudinal frame were designed and fabricated. Monotonic loading and low cyclic loading tests were carried out on the two types of joints， respectively. The failure mode， moment-resisting capacity， flexural stiffness， ductility and energy dissipation of the two types of joints were obtained. The results showed that the failure mode of transverse interior joint was the embedment plastic deformation on the mortise and tenon contacting area as well as the bending-shear combined deformation of wooden peg， while longitudinal interior joint was broken off at the neck of tenon. The initial stiffness of the transverse interior joint was higher than that of the longitudinal interior joint. The moment-resisting capacity of transverse interior joint could reach two times of that of longitudinal interior joint. The hysteretic loops of the two types of joint exhibited obvious squeezing and slip. The energy dissipation of the transverse interior joint was higher than that of the longitudinal interior joint. Both the two types of joint exhibited good deformation capacity， the transverse interior joint exhibited good ductility， while the longitudinal interior joint exhibited poor ductility.The longitudinal interior joint in the frame is the weakest part and need to be noted on the safety maintenance of the Chuan-Dou type wooden frame structure.

Keywords：Chuan-Dou type wooden frame;interior joint; moment-resisting performance; seismic behavior

穿斗式木結(jié)構(gòu)是中國(guó)傳統(tǒng)建筑木結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)形式之一，廣泛分布于中國(guó)西南地區(qū)。穿斗式木結(jié)構(gòu)在橫向用一根穿枋貫通多根立柱形成一榀排架，在縱向用斗枋連接橫向排架形成空間框架結(jié)構(gòu)。其梁柱一般采用榫卯進(jìn)行連接，橫向梁柱節(jié)點(diǎn)多為直榫連接，縱向梁柱節(jié)點(diǎn)則形式多樣，有透榫連接、燕尾榫連接、榫卯搭接等。

近年來(lái)，一些學(xué)者針對(duì)穿斗式木結(jié)構(gòu)的部分典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了力學(xué)性能研究，李佩[1]、郭濤[2]針對(duì)穿斗式木結(jié)構(gòu)的穿銷直榫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了理論分析及試驗(yàn)研究，得到了節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角曲線模型。Chang等[3-4]考慮直榫節(jié)點(diǎn)的榫卯初始縫隙，建立了考慮初始縫隙的直榫節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角曲線模型，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。陳春超等[5-6]進(jìn)行了透榫節(jié)點(diǎn)和直榫節(jié)點(diǎn)的單調(diào)加載試驗(yàn)，建立了節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角簡(jiǎn)化模型。謝啟芳等[7-8]基于直榫節(jié)點(diǎn)理論公式，探討了榫頭長(zhǎng)度、寬度和摩擦系數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)抗彎性能的影響，并通過(guò)試驗(yàn)研究了不同形式直榫節(jié)點(diǎn)的抗震性能。薛建陽(yáng)等[9]以穿斗式木結(jié)構(gòu)栓榫節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，探討了不同木栓截面形狀及尺寸對(duì)節(jié)點(diǎn)變形能力及承載能力等力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，采用不同截面形式木銷的半榫節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)不同，且木銷的存在能夠提高榫卯節(jié)點(diǎn)的變形能力。

上述研究大多針對(duì)木結(jié)構(gòu)直榫和透榫邊節(jié)點(diǎn)展開，關(guān)于直榫中間節(jié)點(diǎn)的研究很少，目前尚無(wú)關(guān)于穿斗式木結(jié)構(gòu)縱向中節(jié)點(diǎn)的研究報(bào)道。筆者基于貴州黔東南地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式，設(shè)計(jì)制作了4個(gè)中間節(jié)點(diǎn)足尺模型試件，包括2個(gè)橫向中節(jié)點(diǎn)試件和2個(gè)縱向中節(jié)點(diǎn)試件，研究了兩類節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)、彎矩承載力、抗彎剛度、延性和耗能能力等，可為全面掌握穿斗式木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 模型設(shè)計(jì)與制作

穿斗式木結(jié)構(gòu)橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式如圖1所示，橫向中節(jié)點(diǎn)為直榫節(jié)點(diǎn)，由一截面不變的穿枋（梁）貫穿柱上卯口，并輔以木銷定位;縱向中節(jié)點(diǎn)為榫卯搭接節(jié)點(diǎn)，兩側(cè)斗枋的榫頭分別穿透柱上卯口，并輔以木銷定位。試驗(yàn)試件的具體構(gòu)造及尺寸如圖2所示，分別對(duì)兩類節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行單調(diào)加載試驗(yàn)和往復(fù)加載試驗(yàn)，試件名稱和加載方式見表1。

試件由貴州當(dāng)?shù)厣寄局谱鞫?，根?jù)《木材物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法》[10]進(jìn)行材性試驗(yàn)，得到杉木的物理力學(xué)性能參數(shù)，如表2所示。

因加工制造誤差及木材干縮導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)試件榫卯之間存在初始縫隙，縫隙位置及具體數(shù)值如圖3和表3所示。

1.2 試驗(yàn)方案

1.2.1 加載方案

為實(shí)現(xiàn)中節(jié)點(diǎn)左右兩側(cè)位移的協(xié)同加載，設(shè)計(jì)了如圖4所示的杠桿臂加載裝置：柱頂擱置柱帽，柱帽頂部與3塊鋼板組成方形槽孔，方鋼管貫通此槽孔，一根螺桿穿過(guò)兩塊豎向鋼板和方鋼管中間螺孔，方鋼管兩側(cè)分別通過(guò)螺桿與左側(cè)豎向鋼桿頂部的U型頭及右側(cè)豎向鋼桿頂部的方形槽孔鉸接，豎向鋼桿底部的U型頭通過(guò)螺桿與穿枋或斗枋鉸接，豎向鋼桿和方鋼管、枋之間預(yù)留足夠空隙，以保證方鋼管和枋在試驗(yàn)過(guò)程中的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

單調(diào)加載時(shí)，加載系統(tǒng)由千斤頂、油泵控制臺(tái)和反力架組成，反力架上安裝兩個(gè)千斤頂，千斤頂1施加10 kN柱頂豎向荷載以模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)中柱頂?shù)氖芰η闆r，千斤頂2施加梁上豎向荷載為節(jié)點(diǎn)提供彎矩;為保證柱在加載過(guò)程中不發(fā)生平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，柱根部通過(guò)夾板以及螺桿與地梁固定剛接。往復(fù)加載測(cè)試中則將千斤頂2更換為豎向作動(dòng)器，以施加豎向位移，其他設(shè)備與單調(diào)加載裝置相同（圖4（a））。

單調(diào)加載試驗(yàn)采用力控制，每步增加0.4 kN，當(dāng)出現(xiàn)以下任一情況時(shí)，停止加載：1）荷載或位移達(dá)到加載設(shè)備量程;2）繼續(xù)加載荷載值不變;3）荷載掉落至最大荷載的80%或節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞。低周往復(fù)加載試驗(yàn)參考?xì)W洲規(guī)范EN12512-2001[11]中的規(guī)定，采用變幅轉(zhuǎn)角控制的加載方式，加載位移為0.25θy和0.5θy時(shí)，各加載1個(gè)循環(huán);加載位移為0.75θy、1.0θy、2.0θy和4.0θy時(shí)，各加載3個(gè)循環(huán)，直至節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞或達(dá)到加載設(shè)備量程，θy為節(jié)點(diǎn)屈服轉(zhuǎn)角，由單調(diào)加載試驗(yàn)結(jié)果得到?？v向中節(jié)點(diǎn)的單調(diào)加載試驗(yàn)結(jié)果表明此類節(jié)點(diǎn)接近脆性破壞，因此，根據(jù)最大彎矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角θmax確定節(jié)點(diǎn)往復(fù)加載的幅值，分別取0.1θmax、0.2θmax、0.4θmax、0.6θmax、0.8θmax、θmax作為加載幅值，其中，前兩個(gè)幅值加載1個(gè)循環(huán)，其他幅值均加載3個(gè)循環(huán)。

1.2.2 量測(cè)內(nèi)容

試驗(yàn)中所施加的荷載由千斤頂或作動(dòng)器的測(cè)力元件測(cè)得。測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示。1）在節(jié)點(diǎn)中心、距柱邊緣左右兩端約100 mm的穿枋（斗枋）上各布置一個(gè)傾角計(jì)（G1、G2和G3），用于測(cè)量各構(gòu)件的轉(zhuǎn)角;2）在枋上施加荷載位置處布置1個(gè)位移計(jì)D1，用于測(cè)量加載點(diǎn)的豎向位移，可計(jì)算得到枋的轉(zhuǎn)角，并和傾角計(jì)計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。試驗(yàn)中的位移和傾角通過(guò)DHDAS動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)自動(dòng)采集。

節(jié)點(diǎn)彎矩由式（1）計(jì)算得到，其中F為千斤頂或作動(dòng)器施加的荷載，L為加載點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離，試驗(yàn)中為500 mm;節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角由式（2）或式（3）計(jì)算得到。其中，θL為左側(cè)枋轉(zhuǎn)角;θR為右側(cè)枋轉(zhuǎn)角。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象和破壞模式

2.1 橫向中節(jié)點(diǎn)

橫向中節(jié)點(diǎn)試件T1的卯口和榫頭頂面之間存在2～6 mm的初始縫隙。在單調(diào)加載初期，隨著彎矩增加，榫頭發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件之間因相互摩擦擠壓發(fā)出輕微“嗝嗝”聲;當(dāng)榫頭表面與卯口接觸后，榫頭發(fā)生橫紋擠壓變形，且隨著轉(zhuǎn)角增大，變形加劇，嵌壓區(qū)域附近木纖維因彎曲效應(yīng)被不斷拉斷，節(jié)點(diǎn)的“嘎嘣”聲愈加頻繁，但節(jié)點(diǎn)能繼續(xù)承載，直至節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角達(dá)到18.64°（1/3.08）時(shí)，千斤頂達(dá)到量程，加載結(jié)束。此時(shí)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》（GB 50165—92）中的古建筑木結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角限值1/30（0.03 rad），且試件T1尚有繼續(xù)承載的潛能。拆卸試件后可以看到，榫頭在榫卯?dāng)D壓區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重塑性變形（圖5（a））;木銷因局部受荷發(fā)生了彎剪變形（圖5（b））。

橫向中節(jié)點(diǎn)試件T2在低周往復(fù)荷載作用下，也于榫卯接觸位置發(fā)生嵌壓變形，嵌壓區(qū)域附近木纖維因受彎被拉斷，如圖6所示。拆卸試件后發(fā)現(xiàn)木銷無(wú)明顯變形。

2.2 縱向中節(jié)點(diǎn)

縱向中節(jié)點(diǎn)試件L1存在1～5 mm的初始縫隙。在單調(diào)加載初期，節(jié)點(diǎn)因構(gòu)件之間相互摩擦擠壓發(fā)出輕微“嗝嗝”聲;隨著轉(zhuǎn)角增大，榫卯接觸發(fā)生擠壓變形;當(dāng)梁柱間相對(duì)轉(zhuǎn)角達(dá)到5.8°時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)出較大嘎嘣聲，右側(cè)斗枋枋端下部嵌壓進(jìn)柱中;繼續(xù)加載過(guò)程中，嘎嘣聲愈加頻繁，隨著一聲很大的“嘎嘣”聲，荷載掉落，卸載超過(guò)最大荷載的20%，認(rèn)為節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞，停止加載。拆卸試件后，觀察到節(jié)點(diǎn)除了在榫卯接觸處發(fā)生嵌壓塑性變形外，榫頭銷孔附近木材發(fā)生開裂（圖7（a）、（b）），木銷發(fā)生彎剪變形（圖7（c））。

縱向中節(jié)點(diǎn)試件L2在往復(fù)加載初期，節(jié)點(diǎn)無(wú)明顯現(xiàn)象，當(dāng)榫卯接觸處擠緊后，榫頭發(fā)生輕微嵌壓;當(dāng)試件向上加載至轉(zhuǎn)角位移2.3°的第3個(gè)循環(huán)時(shí)，左側(cè)斗枋榫頭上部壓屈劈裂;繼續(xù)加載，卯口處構(gòu)件的壓屈變形愈加嚴(yán)重，節(jié)點(diǎn)因木纖維斷裂發(fā)出“嘎嘣”聲;當(dāng)試件向上加載至轉(zhuǎn)角位移3.5°的第1個(gè)循環(huán)時(shí)，左側(cè)斗枋榫頭底部壓屈斷裂;繼續(xù)加載過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)因木纖維開裂不斷發(fā)出的“噼啪”聲越來(lái)越大且愈加頻繁;當(dāng)試件向上加載至轉(zhuǎn)角位移4.6°的第1個(gè)循環(huán)過(guò)程中，木纖維進(jìn)一步斷裂，掉荷嚴(yán)重，表明節(jié)點(diǎn)失效。試件拆卸后，觀察到節(jié)點(diǎn)在榫頸位置發(fā)生折斷，銷孔附近發(fā)生斜紋開裂，木銷發(fā)生彎剪變形（圖8（a）～（c））。

3 單調(diào)加載試驗(yàn)結(jié)果

試件T1和L1的單調(diào)加載試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。從圖9（a）中可以看出，試件T1在加載初始階段，其彎矩轉(zhuǎn)角基本呈線性關(guān)系;榫卯接觸發(fā)生橫紋壓屈變形后，節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)入塑性階段。從圖9（b）中可以看出，試件L1自加載開始的較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，其彎矩轉(zhuǎn)角基本呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)角達(dá)到時(shí)4.8°后，試件進(jìn)入塑性階段，轉(zhuǎn)角為5.8°時(shí)，達(dá)到最大彎矩，之后彎矩迅速降低，直至節(jié)點(diǎn)試件失效;彎矩轉(zhuǎn)角曲線表現(xiàn)出塑性段很短的特征，說(shuō)明縱向中節(jié)點(diǎn)的延性較弱。

試件T1和L1的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、抗彎承載力及延性參數(shù)列于表4。其中，抗彎承載力為彎矩轉(zhuǎn)角曲線中的彎矩最大值，即最大彎矩Mmax;屈服彎矩My和屈服轉(zhuǎn)角θy根據(jù)規(guī)范BS EN 12512-2001[11]中的規(guī)定，采用兩擬合直線的交點(diǎn)確定;初始剛度Kini由第1段直線斜率確定;延性μ=θu/θy，θu為極限轉(zhuǎn)角。從表4中可以看出：橫向中節(jié)點(diǎn)試件T1和縱向中節(jié)點(diǎn)試件L1的初始剛度分別為1.70、1.29 kN·m/（°），橫向中節(jié)點(diǎn)的初始剛度是縱向中節(jié)點(diǎn)初始剛度的1.3倍;試件T1和L1的最大彎矩分別為11.20、5.57 kN·m，前者為后者的2.0倍;試件T1和L1的延性分別為5.62和1.43，說(shuō)明橫向中節(jié)點(diǎn)的延性遠(yuǎn)高于縱向中節(jié)點(diǎn)，縱向中節(jié)點(diǎn)因榫頭寬度較小，在彎矩荷載作用下易在榫頸位置發(fā)生突然斷裂，接近脆性破壞。前述試件T1的試驗(yàn)結(jié)果表明，其尚有繼續(xù)承載的能力，因此，試件T1的實(shí)際抗彎承載力及延性高于表4中的數(shù)值。這進(jìn)一步說(shuō)明縱向中節(jié)點(diǎn)的初始剛度、抗彎承載能力及延性均較橫向中節(jié)點(diǎn)弱，是穿斗式木結(jié)構(gòu)中的薄弱節(jié)點(diǎn)。

4 低周往復(fù)加載試驗(yàn)結(jié)果

4.1 滯回曲線

圖10為試件T2和L2的彎矩轉(zhuǎn)角滯回曲線?？梢钥闯觯?）試件在加載初期存在明顯的“捏攏”現(xiàn)象和滑移現(xiàn)象，這是由于節(jié)點(diǎn)榫頭和卯口之間存在初始縫隙所致，且隨著加載位移的增大，“捏攏”和滑移現(xiàn)象愈加明顯，這是由于累積塑性變形所致;2）兩類節(jié)點(diǎn)的滯回曲線在正反方向均有輕微不對(duì)稱，這是由于節(jié)點(diǎn)4個(gè)榫卯接觸區(qū)域之間的初始縫隙大小不同所致;3）加載過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)在某些時(shí)刻發(fā)生了掉荷現(xiàn)象，這是由于榫頭橫紋承壓及彎曲效應(yīng)導(dǎo)致的木纖維斷裂所致;4）在卸載過(guò)程中試件T2，荷載很快降低，卸載段曲線幾乎和縱坐標(biāo)平行，當(dāng)荷載完全卸載后，節(jié)點(diǎn)存在大量殘余變形;5）試件T2的滯回環(huán)較L2飽滿很多，說(shuō)明橫向中節(jié)點(diǎn)的耗能能力較縱向中節(jié)點(diǎn)強(qiáng)。

4.2 骨架曲線

兩類節(jié)點(diǎn)試件的骨架曲線如圖11所示，可以看出：1）試件T2和L2的彎矩值都隨轉(zhuǎn)角的增大而增大，彎矩轉(zhuǎn)角骨架曲線無(wú)下降段;2）試件在加載初期的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度較小，這是由于試件存在初始縫隙，之后剛度迅速增大，榫卯接觸后產(chǎn)生橫紋嵌壓變形、節(jié)點(diǎn)抗彎能力增加較快所致;3）對(duì)比試件T2和L2骨架曲線可知，試件T2的變形能力和抗彎承載力均較試件L2高出很多。

4.3 剛度退化

在加載過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)剛度發(fā)生退化，采用割線剛度表征節(jié)點(diǎn)的剛度退化特征，由式（4）計(jì)算得到。

式中：±Mi為第i級(jí)位移循環(huán)正、負(fù)向加載的峰值彎矩，±θi為±Mi對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角。

按式（4）計(jì)算得到試件T2和L2的剛度退化曲線如圖12所示，從中可以看出，試件T2的初始剛度在加載前期隨轉(zhuǎn)角的增加而減小，這是由于試件榫卯處初始縫隙較大，在加載前期主要依靠摩擦力抵抗彎矩，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)增加，節(jié)點(diǎn)表面粗糙度降低，摩擦力減小，節(jié)點(diǎn)剛度隨之減小，當(dāng)轉(zhuǎn)角達(dá)到3.32°后，節(jié)點(diǎn)之間的榫卯接觸擠緊，剛度突然增加，之后榫卯之間產(chǎn)生累積嵌壓塑性變形，剛度隨轉(zhuǎn)角的增加而減小;由于初始縫隙較小，在加載初期，試件L2節(jié)點(diǎn)的榫卯處接觸擠緊，節(jié)點(diǎn)剛度隨轉(zhuǎn)角增大而增加，當(dāng)榫卯接觸處發(fā)生塑性變形后，節(jié)點(diǎn)剛度則降低;對(duì)比試件T2和L2的剛度退化曲線可見，T2的初始剛度較L2大。

4.4 耗能能力

根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》[12]的規(guī)定，結(jié)構(gòu)的耗能能力以荷載位移滯回曲線所包圍的面積來(lái)衡量，如圖13所示。將彎矩轉(zhuǎn)角曲線轉(zhuǎn)換為荷載位移曲線后，可計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)在每個(gè)轉(zhuǎn)角下的耗能能力，將之前加載角度的耗能能力相加即可得到節(jié)點(diǎn)的累積耗能。

試件T2和L2的累積耗能如圖14所示，可以看出：當(dāng)轉(zhuǎn)角小于2.5°時(shí)，兩個(gè)試件的耗能能力接近，節(jié)點(diǎn)在此階段主要由構(gòu)件之間的摩擦耗能;當(dāng)轉(zhuǎn)角約為3.5°時(shí)，試件L2的累計(jì)耗能值較大，這是由于試件L2在此階段因榫頸折斷發(fā)生破壞，消耗了更多能量，之后試件失效;試件T2的累積耗能隨轉(zhuǎn)角增大而不斷增加。

4.5 變形能力

變形能力是衡量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)[9]。在低周往復(fù)荷載作用下，試件T2的轉(zhuǎn)動(dòng)變形很大，達(dá)到了13°（0.23 rad），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》（GB 50165—92）中的古建筑木結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角限值1/30（0.03 rad），說(shuō)明穿斗式橫向中節(jié)點(diǎn)具有良好的變形能力;試件L2在轉(zhuǎn)角達(dá)到4.6°（0.08 rad）時(shí)發(fā)生破壞（圖15），也超過(guò)規(guī)范中的限值，說(shuō)明穿斗式縱向中節(jié)點(diǎn)也具有良好的變形能力。

5 結(jié)論

基于傳統(tǒng)西南民居穿斗式木結(jié)構(gòu)橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)的單調(diào)加載和往復(fù)加載試驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

1）橫向中節(jié)點(diǎn)主要在榫卯?dāng)D壓區(qū)域發(fā)生嵌壓塑性變形以及在木銷受荷區(qū)域發(fā)生彎剪變形，縱向中節(jié)點(diǎn)易在榫頸位置發(fā)生折斷破壞。

2）橫向中節(jié)點(diǎn)的初始剛度和抗彎承載力均較縱向中節(jié)點(diǎn)高，橫向中節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力為縱向中節(jié)點(diǎn)的2倍。

3）橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)的滯回曲線均表現(xiàn)出明顯的捏攏和滑移現(xiàn)象，且滑移量隨轉(zhuǎn)角的增大而增大，橫向中節(jié)點(diǎn)的耗能能力較縱向中節(jié)點(diǎn)強(qiáng)。

4）橫向中節(jié)點(diǎn)和縱向中節(jié)點(diǎn)都具有良好的變形能力，橫向中節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出較好的延性，但縱向中節(jié)點(diǎn)的延性很低。

縱向中節(jié)點(diǎn)是穿斗式木結(jié)構(gòu)中的薄弱節(jié)點(diǎn)，需要在穿斗式木結(jié)構(gòu)的安全維護(hù)中重點(diǎn)關(guān)注。

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（編輯 胡玲）

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