古磚木塔結(jié)構(gòu)安全評(píng)估和修繕加固技術(shù)的研究.pdf

1、中國(guó)古塔融合了外來文化與中華傳統(tǒng)建筑藝術(shù)的精華,具有極高的歷史、藝術(shù)、科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義.由于古塔的建筑年代久遠(yuǎn),經(jīng)受長(zhǎng)期的自然損壞和人為損壞,現(xiàn)存古塔的結(jié)構(gòu)安全評(píng)估與修繕加固技術(shù)是一個(gè)非常必要而艱巨的任務(wù),也是結(jié)構(gòu)學(xué)家日益重視的課題.揚(yáng)州文峰塔的勘察測(cè)繪與修繕加固是2002年度揚(yáng)州市保護(hù)文物古建筑的一項(xiàng)重要工作.該文結(jié)合此古磚木塔修繕加固施工的實(shí)施工程項(xiàng)目,通過試驗(yàn)研究、有限元計(jì)算和經(jīng)典理論分析三種方法綜合評(píng)估揚(yáng)州文峰塔的結(jié)構(gòu)安全,研

2、究成果在修繕古塔的過程中直接指導(dǎo)文峰塔維修設(shè)計(jì)方案的論證、修繕加固技術(shù)的應(yīng)用.論文進(jìn)行如下五個(gè)方面的研究工作:一、文峰塔建筑圖的測(cè)繪和現(xiàn)狀殘損狀況的調(diào)查,既是文峰塔修繕方案編制和2002年度修繕加固的基礎(chǔ)資料,又是文峰塔結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估的基礎(chǔ)資料.為此,我們查閱文峰塔的文獻(xiàn)資料,測(cè)繪塔的建筑尺寸,運(yùn)用高精度全站儀測(cè)量文峰塔塔體傾斜度,勘探文峰塔的地基,勘查文峰塔地面以上的現(xiàn)狀殘損狀況.通過了解古塔結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、材料構(gòu)成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)損

3、傷等,獲取有關(guān)結(jié)構(gòu)使用條件、幾何信息、材料信息、構(gòu)造情況及損傷信息,為結(jié)構(gòu)模型的建立和計(jì)算提供必要的信息.二、由于古塔所用材料的性能與目前采用的材料存在差異,且經(jīng)受長(zhǎng)期的自然損壞和人為損壞,其物理參數(shù)很難估計(jì),現(xiàn)有計(jì)算理論又無法圓滿解決問題時(shí),我們就選用脈動(dòng)法的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性試驗(yàn),較準(zhǔn)確得到結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼系數(shù)和振型等一些基本參數(shù).以便驗(yàn)證文峰塔有限元模型模態(tài)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果.三、運(yùn)用ANSYS有限元計(jì)算軟件,按空間結(jié)構(gòu)體系建立文峰

4、塔的實(shí)體模型,模擬結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,進(jìn)行文峰塔的模態(tài)分析,模擬文峰塔結(jié)構(gòu)的前三階振型,計(jì)算出結(jié)構(gòu)的前三階振型的模態(tài)參數(shù),并進(jìn)行文峰塔的頻譜分析.分析計(jì)算多遇地震和罕遇地震兩種情況下,文峰塔在重力、風(fēng)、地震等三項(xiàng)荷載組合作用下,文峰塔結(jié)構(gòu)應(yīng)力的工況和位移的工況.四、應(yīng)用振型分解反應(yīng)譜法理論,按簡(jiǎn)化模型定量分析文峰塔在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)截面抗震能力.五、通過文峰塔結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的研究,評(píng)估了文峰塔結(jié)構(gòu)的安全性,系統(tǒng)總結(jié)古磚木塔結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的方