摘要：通過實(shí)地調(diào)查，分析了大理、麗江地區(qū)木結(jié)構(gòu)榫卯結(jié)構(gòu)的配置情況以及二者結(jié)構(gòu)上的差異。為了研究二者的抗震性能與受力特性，通過有限元軟件對(duì)兩個(gè)地區(qū)的典型穿斗式木結(jié)構(gòu)山架進(jìn)行低周往復(fù)荷載模擬。結(jié)果表明：麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架抗震性能優(yōu)于大理地區(qū)，兩地木結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn)均在橫向構(gòu)件與縱向構(gòu)件的榫卯節(jié)點(diǎn)處，榫卯節(jié)點(diǎn)的薄弱點(diǎn)位于榫頭末端，二者的抗側(cè)剛度均不高，易在水平荷載下傾斜。

關(guān)鍵詞：穿斗式木結(jié)構(gòu)；抗震性能；大理；麗江；有限元分析

中圖分類號(hào)：P315.94"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1000-0666（2025）01-0100-12

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0011

0 引言

木結(jié)構(gòu)是云南數(shù)量最多的建筑結(jié)構(gòu)之一。近年來，云南地區(qū)木結(jié)構(gòu)數(shù)量增速放緩，但總數(shù)仍在上升，在未來很長時(shí)間內(nèi)依舊是云南地區(qū)數(shù)量最多的民居形式之一。穿斗式木結(jié)構(gòu)一般由若干榀木框架通過排枋（縱梁）相連而成，而木框架則由柱、穿枋（橫梁）等構(gòu)件通過榫卯節(jié)點(diǎn)連接而成（王展光等，2021）。大理、麗江地區(qū)的穿斗式木結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形式上不僅有所不同，所采用的榫卯連接方式也不盡相同。麗江地區(qū)的穿斗式木結(jié)構(gòu)主要分布在古城區(qū)、玉龍縣及寧蒗縣，其中古城區(qū)大研古鎮(zhèn)、束河古鎮(zhèn)、白沙古鎮(zhèn)等熱門旅游景點(diǎn)均存在大量穿斗式木結(jié)構(gòu)，下束河鄉(xiāng)、拉市鄉(xiāng)、寶山鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)也在不斷興建木結(jié)構(gòu)建筑。大理地區(qū)的穿斗式木結(jié)構(gòu)在大理古鎮(zhèn)、海東鎮(zhèn)、雙廊鎮(zhèn)等景點(diǎn)以及大理各縣（區(qū)）均有分布。

云南地區(qū)木結(jié)構(gòu)墻體多采用外包的形式，墻體包于木柱之外或是將木柱半包、全包于墻體內(nèi)，在地震中墻體會(huì)與木構(gòu)架相互作用（葉陽等，2021；白仙富，戴雨芡，2024）。云南地區(qū)的圍護(hù)墻體一般強(qiáng)度較低，會(huì)先于木構(gòu)架損壞，如1996年麗江7.0級(jí)地震、2014年景谷6.6級(jí)地震及2021年漾濞6.4級(jí)地震中，不少穿斗式木結(jié)構(gòu)墻體倒塌，木構(gòu)架外露，此時(shí)木構(gòu)架就是房屋最后一道防線，因此研究木構(gòu)架單體的抗震性能對(duì)云南地區(qū)總體穿斗式木結(jié)構(gòu)抗震性能研究較為重要。

穿斗式木結(jié)構(gòu)的山架與墻體直接接觸，山架兩側(cè)柱子位于整個(gè)房屋的轉(zhuǎn)角處，也是地震中容易遭受破壞的部位。本文基于大量實(shí)地調(diào)查及前人研究的基礎(chǔ)，通過有限元軟件對(duì)大理、麗江地區(qū)的典型穿斗式木結(jié)構(gòu)山架進(jìn)行靜力分析，旨在研究二者抗震能力的差異及抗震薄弱點(diǎn)。

1 大理、麗江地區(qū)新建穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的區(qū)別

大理、麗江地區(qū)的穿斗式木結(jié)構(gòu)山架均可以通過外側(cè)柱子卯口做“吊廈”或是“騎夏”來創(chuàng)造廈子空間，或是做成“蠻樓”形式拓展二層空間。本文暫不考慮這些部件對(duì)山架性能的影響，僅考慮山架主體結(jié)構(gòu)本身。在大理、麗江地區(qū)，一棟獨(dú)立的穿斗式木結(jié)構(gòu)建筑一般是呈“四榀三開間”的布局形式，由四榀木構(gòu)架分割出3個(gè)開間（葉陽等，2023），如圖1所示。

大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架共有3根落地柱（圖2a），其中京柱不落地，前京插與后京插為2個(gè)獨(dú)立構(gòu)件，通過穿插的方式連接前京柱、中柱、后京柱；同理前大插與后大插也為兩根獨(dú)立構(gòu)件，通過從左右兩側(cè)穿插的方式連接前檐柱、中柱、后檐柱，并托起前京柱與后京柱；前承重與后承重同理，3根穿枋則是通長一根，京穿枋穿過前京柱、中柱和后京柱，其余2根穿過前后檐柱和中柱。

麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架共有4根落地柱（圖2b），三架梁、二架梁和大插均是獨(dú)立整體，自大插下方的穿枋高度開始在各個(gè)柱子上部開槽，橫向構(gòu)件整體自上而下安裝，加以上京柱、前京柱和后京柱固定連接，將所有單獨(dú)的柱體拉結(jié)在一起，承重以左右穿插的方式連接，穿枋則是通長一根連接落地柱。

兩地榫卯結(jié)構(gòu)使用詳情見表1，表中構(gòu)件的名稱為實(shí)地調(diào)查結(jié)合部分學(xué)者研究成果所得（潘曦，2015；楊洋，2020）。

2 有限元建模

2.1 模型尺寸

在實(shí)際調(diào)查過程中，兩地木結(jié)構(gòu)的柱間距、層高等參數(shù)均處于相同區(qū)間之內(nèi)，為更好地體現(xiàn)二者結(jié)構(gòu)差異性，在有限元模擬中將二者中柱、檐柱的高度、柱間距尺寸設(shè)置為一致（圖3）。

2.2 材料定義

有限元模擬軟件為ABAQUS，所選用材料為杉木，木材為各向異性材料，杉木材料彈性常數(shù)見表2。在ABAQUS有限元軟件中采用簡化的正交各向異性表達(dá)式，即認(rèn)為有3個(gè)相互垂直的面，由此分別定義軸1、軸2、軸3的方向分別為木材的順紋方向、橫紋弦向以及橫紋徑向。木材彈性階段應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系矩陣用式（1）表示。木材阻尼在整體結(jié)構(gòu)耗能中占比很小，故模型材料不設(shè)阻尼（萬佳，2015；郭富強(qiáng)，2023）。

σ11σ22σ33σ12σ13σ23=

D1111D1122D1133000

D1122D2222D2233000

D1133D2233D3333000

000D121200

0000D13130

00000D2323

ε11ε22ε33ε12ε13ε23（1）

D1111=E1（1-v23v32）γ（2）

D2222=E2（1-v13v31）γ（3）

D3333=E3（1-v12v21）γ（4）

D1122=E1（v21+v31v23）γ=E2（v12+v32v13）γ（5）

D1133=E3（v13+v12v23）γ=E1（v31+v21v32）γ（6）

D2233=E2（v32+v12v31）γ=E3（v23+v21v13）γ（7）

D1212=2G12，D1313=2G13，D2323=2G23（8）

γ=1（1-v12v21-v13v31-v23v32-2v21v32v13）（9）

ε12=γ12/2，ε13=γ13/2，ε23=γwe/2（10）

式中：E1，E2，E3分別為木材順紋方向、橫紋弦向以及橫紋徑向的彈性模量；v1，v2，v3分別為木材順紋方向、橫紋弦向以及橫紋徑向的泊松比；G1，G2，G3分別為木材順紋方向、橫紋弦向以及橫紋徑向的剪切模量（表2）。

木材的塑性階段則采用Hill屈服準(zhǔn)則（Hill，1998）來描述。Hill屈服準(zhǔn)則是Von Mises屈服準(zhǔn)則在各向異性材料中的推廣，其勢函數(shù)表示為：

f（σ）=F（σ22-σ33）2+G（σ33-σ11）2+H（σ11-σ22）2+2Lσ233+2Mσ231+2Nσ212（11）

F=（σ0）221σ222+1σ332-1σ112=121R222+1R233-1R211（12）

G=（σ0）221σ332+1σ112-1σ222=121R233+1R211-1R222（13）

H=（σ0）221σ112+1σ222-1σ332=121R211+1R222-1R233（14）

L=32τ0σ232=32R223（15）

M=32τ0σ132=32R213（16）

N=32τ0σ122=32R212（17）

式中：σij為材料各項(xiàng)屈服強(qiáng)度應(yīng)力值；R11、R22、R33、R12、R13、R23為各項(xiàng)屈服強(qiáng)度的比值。

2.3 邊界條件與荷載施加

云南地區(qū)木結(jié)構(gòu)多在柱子底下設(shè)置柱礎(chǔ)，絕大多數(shù)木柱直接平擺浮擱于柱礎(chǔ)上，柱子與柱礎(chǔ)間主要是通過摩擦作用傳力，由于二者并無直接連接，彎矩?zé)o法通過柱礎(chǔ)傳遞到柱子上，柱腳約束可簡化為固定鉸接形式（聶雅雯，2020），柱頂所施加的約束條件則是限制垂直于框架面的轉(zhuǎn)動(dòng)和位移。

在實(shí)際情況中，穿斗式木結(jié)構(gòu)柱頭要承受來自木椽子、木檁條及瓦片的重量。在單榀木構(gòu)架中，柱子的承壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際柱頂荷載，有很大的承壓富裕，因此模型中柱頂所承受的荷載參照王天（1992）研究進(jìn)行換算，在軟件中設(shè)置柱頂截面中心為參考點(diǎn)，參考點(diǎn)與柱頂截面耦合，將集中力施加于參考點(diǎn)。樓板給予承重部件所承受的活荷載參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2019）計(jì)算得到。兩地區(qū)木結(jié)構(gòu)山架豎向荷載見表3。

根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》（JGJ 101—96），對(duì)于水平加載試驗(yàn)，材料屈服前采用荷載控制加載，屈服后采用位移控制加載。但由于木材屈服定義不明確，且在ABAQUS軟件中對(duì)模型施加水平位移比施加水平荷載更易收斂，結(jié)果更穩(wěn)定，因此模擬全程均采用位移控制加載。加載簡圖及位移加載如圖4、5所示。

2.4 接觸定義

榫卯結(jié)構(gòu)之間存在著相互摩擦作用，主要是來自于接觸面間法向的擠壓作用和摩擦力的切向作用，榫卯結(jié)構(gòu)中的各接觸面采用面面接觸，接觸面之間法向作用采用硬接觸，即當(dāng)兩個(gè)接觸面間隙大于0時(shí)，則相互作用消失。切向作用采用庫倫模型，使用罰函數(shù)來定義，摩擦系數(shù)經(jīng)試驗(yàn)得出，取值為0.35。將卯口、榫肩定義為主面，榫端、榫側(cè)面、榫頰及木柱外表面定義為從面。

3 有限元結(jié)果分析

3.1 榫卯節(jié)點(diǎn)應(yīng)力云圖

圖6為麗江、大理地區(qū)常見新建穿斗式木結(jié)構(gòu)山架在終載下的應(yīng)力云圖。從圖中可見，在終載下，麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架局部應(yīng)力變化區(qū)域主要集中部位為大插與后檐柱的榫卯節(jié)點(diǎn)，上京柱及前后京柱未出現(xiàn)明顯的應(yīng)力變化。而大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架局部應(yīng)力變化區(qū)域主要集中部位則位于后京插與右檐柱的榫卯節(jié)點(diǎn)，前、后京柱未出現(xiàn)明顯應(yīng)力變化。兩地穿斗式木結(jié)構(gòu)山架主要應(yīng)力變化區(qū)域集中部位與云南地區(qū)歷年地震中山架震害部位（圖7）相符合。

為進(jìn)一步對(duì)兩地木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布及破壞模式進(jìn)行分析，本文選取兩地木結(jié)構(gòu)模型中具有代表性的榫卯節(jié)點(diǎn)，即麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架中的節(jié)點(diǎn)3、8、10及大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架中的節(jié)點(diǎn)2、6、8的應(yīng)力云圖進(jìn)行分析，其中S22為y軸方向，S33為z軸方向。

麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)3的上方使用直榫，下方加設(shè)穿枋，穿枋寬度與直榫寬度一致。從節(jié)點(diǎn)3應(yīng)力分布圖（圖8）可見，直榫榫頭根部上方為最大應(yīng)力及變形部位，橫紋方向最大壓應(yīng)力大于橫紋徑向抗壓強(qiáng)度，直榫榫頭下方由于加設(shè)有穿枋避免了應(yīng)力集中現(xiàn)象，穿枋橫紋方向最大壓應(yīng)力也大于杉木橫紋徑向抗壓強(qiáng)度，直榫榫頭出現(xiàn)拔榫現(xiàn)象，但拔榫量小于榫頭長度一半處于安全狀態(tài)，卯口則是在橫紋方向受到來自榫頭弧形面下端的擠壓，但卯口處的受壓屈服不會(huì)立即引起柱子的破壞，而是使得木材更加緊密。因此節(jié)點(diǎn)3的破壞主要源自于直榫榫頭根部的受壓破壞。

麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)3主要使用的是箍頭榫，箍頭榫榫頭端部與穿枋寬度一致。從圖9可見，箍頭榫端部在橫紋方向上的最大應(yīng)力約為7.4 MPa，大于橫紋抗壓強(qiáng)度，而順紋方向所受P壓應(yīng)力與拉應(yīng)力的最大值均小于順紋抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度，因此箍頭榫的破壞主要發(fā)生在榫頭端部上方。榫頭下方因?yàn)榧釉O(shè)了穿枋避免了過大的應(yīng)力集中，而穿枋橫紋受壓區(qū)所受最大壓應(yīng)力同樣超過橫紋抗壓強(qiáng)度。因此節(jié)點(diǎn)8的破壞主要發(fā)生在榫頭端部上方及穿枋與卯口邊緣的受壓區(qū)。

麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)10為直榫。從圖10可見，直榫同樣是在榫頭端部橫紋方向所受應(yīng)力超過橫紋方向抗壓強(qiáng)度，卯口橫紋方向與順紋所受應(yīng)力較小，均處于彈性變形狀態(tài)，因此節(jié)點(diǎn)10的破壞主要發(fā)生在榫頭端部。

大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)2的上方為燕尾榫，下方為穿枋，穿枋寬度與燕尾榫首端寬度相同，燕尾榫先從下方穿榫部位插入柱子，再向上敲入燕尾榫預(yù)留的卯口部位，最后在下方加設(shè)穿枋。燕尾榫端部橫紋方向所受最大壓應(yīng)力超過橫紋抗壓強(qiáng)度，卯口端部受到來自燕尾榫榫肩部位的擠壓（圖11）。與麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)3類似，節(jié)點(diǎn)2的破壞主要發(fā)生在燕尾榫榫頭端部和穿枋與卯口邊緣擠壓處。

大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)6（圖12）的構(gòu)造與麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)8（圖9）的構(gòu)造相同，二者主要破壞部位相同。從橫紋與順紋方向所受應(yīng)力來看，麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)8在兩個(gè)方向的壓應(yīng)力與拉應(yīng)力均小于大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)2。

大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架節(jié)點(diǎn)8（圖13）與麗江穿斗式木構(gòu)架節(jié)點(diǎn)10（圖10）類似，均為直榫。在榫頭端部橫紋方向所受應(yīng)力超過橫紋方向抗壓強(qiáng)度，卯口橫紋方向與順紋所受應(yīng)力較小，均處于彈性變形狀態(tài)，因此節(jié)點(diǎn)8的破壞主要發(fā)生在榫頭端部。

3.2 滯回曲線對(duì)比

結(jié)構(gòu)在低周往復(fù)荷載作用下的力-位移曲線稱為滯回曲線，一次循環(huán)加卸載形成的滯回環(huán)的包絡(luò)面積能夠反映一次加卸載過程中結(jié)構(gòu)消耗的能量（王煜珊，李鐵英，2019）。

從圖14可以看出，大理、麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架滯回曲線均為Z字型，滯回環(huán)較為飽滿，均出現(xiàn)了較為明顯的“捏攏”效應(yīng)，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因主要是在位移加載的過程中，構(gòu)件榫卯節(jié)點(diǎn)中榫頭與卯口之間出現(xiàn)了較大滑移（劉偉等，2023），這主要是因?yàn)殚久Y(jié)構(gòu)之間構(gòu)件相互擠壓，產(chǎn)生了塑性變形。

從滯回曲線面積來看，兩地的穿斗式木結(jié)構(gòu)山架均有較好的耗能能力，且麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架抗震能力明顯優(yōu)于大理地區(qū)的山架，主要原因是麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架以箍頭榫為主，能有效避免拔榫問題，且榫卯節(jié)點(diǎn)數(shù)量要多于大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)。

3.3 骨架曲線

從圖15可見，大理、麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架在加載過程中，曲線均分為兩個(gè)階段，分別是彈性增長階段和彈塑性增長階段（李釗等，2022）。在位移加載初期，二者水平荷載均隨著位移的增大而迅速上升，位移加載不斷提升，榫卯結(jié)構(gòu)逐漸收緊，節(jié)點(diǎn)擠壓變形加劇，二者大約加載到80 mm，骨架曲線斜率逐漸下降，木框架逐漸進(jìn)入彈塑性增長階段。在相同的木框架高度及寬度下，麗江地區(qū)設(shè)有更多的榫卯節(jié)點(diǎn)以及以箍頭榫為主要的榫卯連接方式能有效增大結(jié)構(gòu)剛度，增加結(jié)構(gòu)極限承載能力。

3.4 剛度退化

本文采用割線剛度來描述兩地穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的抗側(cè)剛度，可表示為：

Ki=+Fi+-Fi+Xi+-Xi（18）

式中：+Fi、-Fi分別為第i次正、負(fù)向峰值點(diǎn)的荷載值；+Xi、-Xi分別為第i次正、負(fù)向峰值點(diǎn)的位移值。

兩地穿斗式木構(gòu)架山架剛度退化曲線如圖16所示。由圖可見，當(dāng)加載位移小于80 mm時(shí)，二者剛度變化不大，麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的剛度變化小于大理穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的剛度，當(dāng)加載位移大于80 mm時(shí)，二者剛度均出現(xiàn)了明顯下降，且麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的剛度的下降速度大于大理穿斗式木結(jié)構(gòu)山架。隨著加載位移的不斷增大，兩地穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的抗側(cè)剛度逐漸減小，產(chǎn)生剛度退化現(xiàn)象。從總體上看二者的抗側(cè)剛度均較低，雖然二者具備良好的延性，但在平行于山架的水平地震動(dòng)作用下易發(fā)生傾斜。

4 結(jié)論

本文基于大量實(shí)地現(xiàn)場調(diào)查和有限元模擬，本文展示了大理、麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的榫卯結(jié)構(gòu)分布，并利用有限元靜力加載的方式對(duì)比了兩地常見山架的受力性能，得出以下結(jié)論：

（1）大理、麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架主要使用的榫卯結(jié)構(gòu)連接方式主要有3種，燕尾榫、箍頭榫和直榫，少數(shù)山架會(huì)使用二蹬榫來代替燕尾榫。

（2）麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的抗側(cè)力性能要優(yōu)于大理地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架，落地柱的增加和榫卯節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加使得麗江地區(qū)穿斗式木結(jié)構(gòu)山架的耗能能力增強(qiáng)。

（3）盡管木結(jié)構(gòu)本身擁有良好的延性，但是二者的抗側(cè)剛度總體較低，在平行于山架的地震作用下頂部會(huì)有較大位移，易發(fā)生傾斜，這會(huì)導(dǎo)致屋頂梭瓦落瓦現(xiàn)象嚴(yán)重，圍護(hù)墻與木屋架的碰撞較為激烈，從而導(dǎo)致圍護(hù)墻受損。鑒于此，建議推廣使用琉璃瓦或樹脂瓦，將瓦片釘于木構(gòu)件上防止梭落，同時(shí)使用鐵件及鋼絞線等拉結(jié)墻體與木構(gòu)架，減少二者的相互作用。

（4）通過對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)力云圖的分析可知，在木材處于理想狀態(tài)下，兩地山架的榫卯結(jié)構(gòu)易損點(diǎn)主要位于榫頭而非卯口，且主要集中在榫頭末端，穿枋能有效避免箍頭榫、燕尾榫及直榫末端下方出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。對(duì)于加設(shè)了穿枋的木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使用扒釘或鐵條加螺栓的方式加固橫向構(gòu)件與豎向構(gòu)件的連接，對(duì)于未加設(shè)穿枋的木結(jié)構(gòu)還應(yīng)在節(jié)點(diǎn)橫向承重構(gòu)件下方兩側(cè)加設(shè)托木，長螺栓貫穿兩側(cè)托木及木柱，加強(qiáng)三者的連結(jié)性。

（5）兩地山架的加固應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加固前后檐柱與大插（或承重）的連接部位，在以往的加固工作中多數(shù)穿斗式木結(jié)構(gòu)都忽略了對(duì)一層節(jié)點(diǎn)的加固，一層節(jié)點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)重視。由于后檐柱與大插（或承重）的連接節(jié)點(diǎn)中檐柱卯口一般較大，屬于剛度削弱處，應(yīng)使用扒釘或其他鐵件加強(qiáng)大插（或承重）與檐柱的連接，檐柱連接處應(yīng)位于卯口之下。

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Research on Seismic Performance of the Gable-shaped Frame of the "Column-and-tie Timber Structure in Dali and Lijiang Based on FEA

YE Yang1，2，YANG Jianqiang1，2，MING Xiaona1，2，ZHOU Yang3，WANG Jie1，2，LIU Shaochang1，2，GAO Yang1

（1.Yunnan Earthquake Agency，Kunming 650224，Yunnan，China）

（2.Kunming Institute of Prediction，China Earthquake Administration，Kunming 650224，Yunnan，China）

（3.Dehong Earthquake Agency，Mangshi 678400，Yunnan，China）

Abstract

Based on field investigation of the residential houses in Dali and Lijiang of Yunnan province，we analyze the difference of the tenon structure of the column-and-tie timber structures between the two places.In order to study the seismic performance and stress characteristics of the timber structure in the two places，we use the finite element analysis software to simulate the low-cycle reciprocating load to the gable-shaped frame of the column-and-tie timber structure in the two places.The results show that the gable-shaped frame in Lijiang has better seismic performance than that in Dali.The tenon joint of the transverse member and the longitudinal member is the weak part of the timber structure in both Dali and Lijiang，the end tenon is the weak part of the tenon joint.The gable-shaped frame in both Dali and Lijiang have low lateral stiffness，and they are apt to tilt under the lateral load.

Keywords：column-and-tie timber structure；aseismic performance；Dali；Lijiang；the finite element analysis