古建筑雙跨木結構抗震性能研究.pdf

1、古建筑是歷史上科學文化、政治經(jīng)濟、藝術特征的實物載體,代表著一定歷史時期的物質與精神文明。搶救國家和人類重要文物藝術的責任感和使命感,激發(fā)了廣大建筑、藝術、考古、結構等領域學者研究古建筑的熱情。近20年來,在結構領域,古建筑木構架的抗震機理以及力學性能研究已經(jīng)引起了很多學者重視,并作了一系列有益的開拓工作,這些工作非常難能可貴。雖然如此,還有許多研究領域有待于研究:例如,古建筑歷史價值較大的宮式建筑基本上都是多跨的,目前,對于多跨木結構

2、抗震性能研究還較少；倒梯形燕尾榫卯的連接性能研究剛剛開始,近代木結構常用的上下等寬燕尾榫卯的半剛性連接力學模型還沒有完全建立；用于木結構力學分析的方法還有待于改進。
　　 針對以上幾個問題,根據(jù)歷史文獻記載,確定了宋代分心斗殿堂的結構原型,宋代分心斗殿堂是一種雙跨古建筑木結構,常常用于建筑群的正門。這種結構是多跨木結構的一種,它的構造相對簡單,通過這種結構力學特征和工作性能的研究,可以為多跨木結構的后繼研究工作奠定基礎。

3、　　 以宋代分心斗八架椽殿堂木構架為原型,制作了3榀1:4木構架縮尺模型,模型的榫卯,按照馬炳堅先生的《中國古建筑木作營造技術》中記載的上面大、下面小、外面窄、里面寬的倒梯形燕尾榫卯制作方法制作。根據(jù)古建筑木構架與柱礎、柱項的連接條件,對試件的邊界條件和加載方式進行了合理假定,對所制作的3榀木構架試件進行了擬靜力實驗。分析了雙跨木構架的滯回曲線、骨架曲線,骨架曲線的強度、剛度退化特征,分析了雙跨木構架的耗能能力,確定了雙跨木構架的骨架

4、曲線模型,根據(jù)多線型樞紐點Pivot模型,提出了適合于木結構的修正雙線型樞紐點滯回模型和修正多線型樞紐點滯回模型。
　　 木結構的節(jié)點連接是弱節(jié)點榫卯連接,對于木結構,實驗時作動器力的示值與P-Δ效應產(chǎn)生的二階水平力處于一個量級,當位移較大時,忽略P-Δ效應,將會使分析結果誤差較大。提出了基于等效框架的虛擬荷載法和基于等效框架的D值法,這些分析方法主要適用于分析半剛性連接框架,可以考慮結構非線性和整體二階效應,用這些分析方法所得

5、的結果與實驗結果吻合較好。
　　 對木構架半剛性節(jié)點的彎矩-轉角關系進行了深入研究,確定了節(jié)點連接彎矩與節(jié)點連接剛度、柔度的計算公式；節(jié)點連接相對轉角與位移關系的計算公式,位移與節(jié)點連接剛度、柔度的計算公式。確定了節(jié)點彎矩-連接相對轉角的雙線型模型和冪函數(shù)模型。
　　 通過計算機模擬驗證了節(jié)點連接彎矩-連接轉角冪函數(shù)模型用于計算機分析的適用性。
　　 測試了雙跨木構架的模態(tài)參數(shù),根據(jù)幅頻峰值法和實頻、虛頻峰值法,