古建筑雙跨木結(jié)構(gòu)抗震性能研究.pdf

1、古建筑是歷史上科學(xué)文化、政治經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)特征的實物載體,代表著一定歷史時期的物質(zhì)與精神文明。搶救國家和人類重要文物藝術(shù)的責(zé)任感和使命感,激發(fā)了廣大建筑、藝術(shù)、考古、結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域?qū)W者研究古建筑的熱情。近20年來,在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,古建筑木構(gòu)架的抗震機(jī)理以及力學(xué)性能研究已經(jīng)引起了很多學(xué)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(lǐng)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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)常用的上下等寬燕尾榫卯的半剛性連接力學(xué)模型還沒有完全建立；用于木結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的方法還有待于改進(jìn)。
　　 針對以上幾個問題,根據(jù)歷史文獻(xiàn)記載,確定了宋代分心斗殿堂的結(jié)構(gòu)原型,宋代分心斗殿堂是一種雙跨古建筑木結(jié)構(gòu),常常用于建筑群的正門。這種結(jié)構(gòu)是多跨木結(jié)構(gòu)的一種,它的構(gòu)造相對簡單,通過這種結(jié)構(gòu)力學(xué)特征和工作性能的研究,可以為多跨木結(jié)構(gòu)的后繼研究工作奠定基礎(chǔ)。

3、　　 以宋代分心斗八架椽殿堂木構(gòu)架為原型,制作了3榀1:4木構(gòu)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(shù)》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(gòu)架與柱礎(chǔ)、柱項的連接條件,對試件的邊界條件和加載方式進(jìn)行了合理假定,對所制作的3榀木構(gòu)架試件進(jìn)行了擬靜力實驗。分析了雙跨木構(gòu)架的滯回曲線、骨架曲線,骨架曲線的強(qiáng)度、剛度退化特征,分析了雙跨木構(gòu)架的耗能能力,確定了雙跨木構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的節(jié)點連接是弱節(jié)點榫卯連接,對于木結(jié)構(gòu),實驗時作動器力的示值與P-Δ效應(yīng)產(chǎn)生的二階水平力處于一個量級,當(dāng)位移較大時,忽略P-Δ效應(yīng),將會使分析結(jié)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(jié)構(gòu)非線性和整體二階效應(yīng),用這些分析方法所得

5、的結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。
　　 對木構(gòu)架半剛性節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系進(jìn)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(zhuǎn)角與位移關(guān)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(zhuǎn)角的雙線型模型和冪函數(shù)模型。
　　 通過計算機(jī)模擬驗證了節(jié)點連接彎矩-連接轉(zhuǎn)角冪函數(shù)模型用于計算機(jī)分析的適用性。
　　 測試了雙跨木構(gòu)架的模態(tài)參數(shù),根據(jù)幅頻峰值法和實頻、虛頻峰值法,