传统民居馒头榫节点受力性能及影响因素分析

来源：振动与冲击杂志2025年第13期北京时间：

作者：沈银澜shenyinlan@bjut,,向师杰,,聂子扬,,张涛,张利朋,戴俭,

单位：1. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室， 北京100124；2. 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室， 北京100124；3. 北京市考古研究院(北京市文化遗产研究院)， 北京100009；4. 西安建筑科技大学土木工程学院， 西安710055

摘要：现存的北京四合院木构民居中，梁柱的连接节点多为馒头榫节点。本研究开展了2个2/3缩尺馒头榫节点模型的低周往复试验，建立了ABAQUS有限元模型，并将模拟与试验结果进行对比校核。在此基础上，探讨了竖向荷载、摩擦系数、横纹和顺纹弹性模量和强度，以及榫头的残损等因素对馒头榫节点转动性能的影响规律。研究结果表明，馒头榫节点的破坏模式表现为榫头拔出、榫头根部挤压变形，以及木柱摇摆机制下端面对卯口附近木材的挤压。竖向荷载的增加提升了馒头榫节点的转动弯矩和刚度。在24 kN竖向荷载下，馒头榫节点模型提供的抗弯承载力为1.5 kN﹒m，抗弯刚度为101.4 kN﹒m/rad；10 kN竖向力导致其抗弯刚度降低了36.09%，最大弯矩承载能力降低了31.25%；20 kN竖向力导致其抗弯刚度降低了7.89%，最大弯矩承载能力降低了12.50%。摩擦系数的增加可导致馒头榫节点转动强度能力的提升。木材横纹弹性模量对馒头榫节点转动刚度的影响微小，但对抗弯承载弯矩有一定的影响。顺纹弹性模量对馒头榫节点初始抗弯刚度和承载力的影响也很小。横纹强度的增加导致馒头榫节点的抗弯能力表现出不同程度的提升，最大弯矩对应的转角也有不同程度的增加。榫头残损导致馒头榫节点抗弯能力不同程度的减弱。研究成果为四合院木结构民居的保护和修缮提供了参考和理论基础。<br>

关键词：传统民居； 榫卯节点； 馒头榫； 有限元模拟； 参数化分析