木结构榫卯节点松动程度模拟装置及其模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置及其模拟方法，包括与被测卯口和被测榫头尺寸一致的模拟卯口和模拟榫头，所述模拟榫头上开设有沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面。本发明专利技术通过开设缝槽来模拟被侧被测榫头的残损程度，并通过模拟卯口和模拟榫头配合后的松动程度模拟处被侧榫头残损后松动程度，工作量小，耗时少，对于研究榫卯结构在有残损的情况下的承载能力变化是非常有意义。

Simulation device and simulation method for joint looseness degree of wood structure mortise tenon joint

The invention relates to a wooden structure of mortise tenon joint loosening simulation device and simulation method, and measured their mouth and including measured tenon size consistent simulation and Simulation of export bases of tenon and the tenon is arranged on the simulation along the transverse slot and transversely arranged vertical to the vertical slot, transverse seam through the simulation of the front end surface of the tenon groove, left side and right side seam, vertical front end, through the simulation of the tenon groove top and bottom. The present invention through the opening slot to simulate the measured degree of side tenon damage, and through the loose degree of simulation and simulation and simulation at the mouth with the tenon, tenon loose side damage after the workload is small, less time for the study of tenon structure bearing capacity changes in the damaged condition is very meaning.

【技术实现步骤摘要】
木结构榫卯节点松动程度模拟装置及其模拟方法
本专利技术涉及一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置及其模拟方法，属于木结构仿真实验领域。
技术介绍
在中华建筑历史上，古建筑中木结构是带有浓重色彩的一笔。在现代建筑史中，木结构依然是重要的建筑结构形式。一个木结构在不依靠钢筋、铁钉等现代常用建筑材料的情况下，依靠榫卯结构却能使用几百年甚至上千年，在人类建造史上堪称为奇迹。榫卯这种木结构中独有的结构形式，堪称为为木结构房屋结构形式中的灵魂。榫卯结构的特点是公母结合、契合有致，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下通过变形抵消一定的地震能量，减小结构的地震响应。但榫卯结构与的弱点也很明显，整个结构的承载能力都由榫卯结构的强弱决定。由于榫卯结构是木结构的一部分，因此木材容易受到的损伤，对于榫卯来说是更加严重的。榫卯结构中的榫头易受到虫蛀与真菌的腐蚀，从而使得榫头在卯口内部松动腐烂等，导致榫卯结构承载能力下降，结构安全性大大降低，因此研究榫卯结构在有残损的情况下的承载能力变化是非常有意义的。目前常见的榫卯节点残损模拟方法有：改变榫头的尺寸：即在卯口尺寸不变的情况下，削减榫头的长宽高来达到模拟残损的目的；酸性腐蚀：将榫头浸没在酸性溶液中，利用酸性降低木材的材性来模拟残损。这些方法在一定程度上达到了降低榫卯结构承载力的目的，但是仍然存在不足之处，如：改变榫头的尺寸方法榫头在卯口内依然是紧密接触或者完全离开的，无法较真是的模拟榫卯受真菌腐蚀的影响；酸性腐蚀：虽很好的模拟了真菌腐蚀，难以做到不均匀模拟，且酸性腐蚀需要较长的时间。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种工作量小，耗时少的木结构榫卯节点松动程度模拟装置及其模拟方法。本专利技术采用以下方案实现：一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置，包括与被测卯口和被测榫头尺寸一致的模拟卯口和模拟榫头，所述模拟榫头上开设有沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面。进一步的，所述卯口和榫头均为方形结构，榫头宽度比卯口宽度小0.1~0.2mm，榫头高度比卯口长度大0.5~1mm，所述竖向缝槽和横向缝槽的宽度均不超过模拟榫头宽度的10%，竖向缝槽和横向缝槽的深度不超过模拟榫头长度的85%。进一步的，竖向缝槽和横向缝槽的宽度为2~4mm。进一步的，模拟榫头侧面上横向缝槽所占侧面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；模拟榫头顶面上竖向缝槽所占顶面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致。本专利技术另一技术方案：一种木结构榫卯节点松动程度模拟方法，包括以下步骤：（1）制作与实际工程中被侧榫头和被侧卯口尺寸一致的模拟榫头和模拟卯口；（2）检测被测榫头高度方向上和宽度方向上的残损率；（3）根据检测到残损率通过计算缝宽和缝数对模拟榫头进行开缝加工，模拟榫头上加工出沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面，横向缝槽所占侧面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；模拟榫头顶面上竖向缝槽所占顶面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；（4）将模拟榫头和模拟卯口进行配合，根据模拟榫头和模拟卯口配合后的松动程度并可模拟出实际工程中被侧榫头残损后与卯口的松动程度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过开设缝槽来模拟被侧被测榫头的残损程度，并通过模拟卯口和模拟榫头配合后的松动程度模拟处被侧榫头残损后松动程度，工作量小，耗时少，仿真度高，对于研究榫卯结构在有残损的情况下的承载能力变化是非常有意义。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例中模拟榫头构造图；图2是本专利技术实施例中模拟卯口构造图；图中标号说明：1-模拟卯口、2-模拟榫头、3-竖向缝槽、4-横向缝槽。具体实施方式如图1~2所示，一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置，包括与被测卯口和被测榫头尺寸一致的模拟卯口和模拟榫头，所述模拟榫头上开设有沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面，通过开设竖向缝槽和横向缝槽来模拟根据模拟被测榫头的受损情况，根据模拟卯口和模拟榫头配合后的松动情况，可以很有效的模拟处被侧榫头在被侧卯口内受到虫蛀、真菌腐蚀损伤后产生的导致的松动程度。在本实施例中，所述卯口和榫头均为方形结构，榫头宽度比卯口宽度小0.1~0.2mm，榫头高度比卯口长度大0.5~1mm，可见模拟榫头在进入模拟卯口时模拟榫头在高度方向上会受到挤压，在模拟榫头进入卯口前在榫头的顶面和侧面进行开缝，进入卯口后由于挤压，侧面缝受挤压宽度变小，但由于这些缝的存在使得榫头在卯口中是松动的，同时由于侧面缝、顶面缝的存在打断榫头木纤维间的联系，因此该专利技术能在尽量小工作量和工时的情况下很有效的模拟榫卯在虫蛀以及真菌腐蚀下残损后造成的松动程度。在本实施例中，所述竖向缝槽和横向缝槽的宽度均不超过模拟榫头宽度的10%，竖向缝槽和横向缝槽的深度不超过模拟榫头长度的85%。在本实施例中，竖向缝槽和横向缝槽的宽度为2~4mm。在本实施例中，模拟榫头侧面上横向缝槽所占侧面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；模拟榫头顶面上竖向缝槽所占顶面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致，例如对实际工程中被侧榫头在高度方向上的残损程度（残损率）为13.23%，高度方向上的残损程度（残损率）为12.22%，那么在开缝槽时竖向缝槽所占顶面面积的比例也应该是13.23%，横向缝槽所占侧面面积的比例也为12.22%，这样模拟到最接近真是情况的残损程度。在具体实施过程中，缝槽所占面积比例与检测到的残损率允许存在5%的误差。一种木结构榫卯节点松动程度模拟方法，包括以下步骤：（1）制作与实际工程中被侧榫头和被侧卯口尺寸一致的模拟榫头和模拟卯口；（2）检测被测榫头高度方向上和宽度方向上的残损率；（3）根据检测到残损率通过计算缝宽和缝数对模拟榫头进行开缝加工，模拟榫头上加工出沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面，横向缝槽所占侧面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；模拟榫头顶面上竖向缝槽所占顶面面积的比例与被测榫头宽度方向上的残损率一致；（4）将模拟榫头和模拟卯口进行配合，根据模拟榫头和模拟卯口配合后的松动程度并可模拟出实际工程中被侧榫头残损后与卯口的松动程度。上列较佳实施例，对本专利技术的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置，其特征在于：包括与被测卯口和被测榫头尺寸一致的模拟卯口和模拟榫头，所述模拟榫头上开设有沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面。

【技术特征摘要】
1.一种木结构榫卯节点松动程度模拟装置，其特征在于：包括与被测卯口和被测榫头尺寸一致的模拟卯口和模拟榫头，所述模拟榫头上开设有沿竖向排列的横向缝槽以及沿横向排列的竖向缝槽，横向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、左侧面和右侧面，竖向缝槽贯穿模拟榫头的前端面、顶面和底面。2.根据权利要求1所述的木结构榫卯节点松动程度模拟装置，其特征在于：所述卯口和榫头均为方形结构，榫头宽度比卯口宽度小0.1~0.2mm，榫头高度比卯口长度大0.5~1mm，所述竖向缝槽和横向缝槽的宽度均不超过模拟榫头宽度的10%，竖向缝槽和横向缝槽的深度不超过模拟榫头长度的85%。3.根据权利要求2所述的木结构榫卯节点松动程度模拟装置，其特征在于：竖向缝槽和横向缝槽的宽度为2~4mm。4.根据权利要求1所述的木结构榫卯节点松动程度模拟装置，其特征在于：模拟榫头侧面上横向缝槽所占侧面面积的比例与被测...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈圣，张鹰，姜绍飞，董子涛，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35