古建抬梁式木結(jié)構(gòu)抗震性能及數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、我國現(xiàn)存的古建木結(jié)構(gòu)承載著中華五千年的文化歷史,價值不可估量。2008年的汶川特大地震和2013年四川蘆山7.0級地震中,都存在著古建木結(jié)構(gòu)嚴重破壞的現(xiàn)象。這說明在保護古建木結(jié)構(gòu)地震安全方面尚有大量問題有待研究,迫切需要對古建木結(jié)構(gòu)的抗震性能和地震反應(yīng)分析方法進行深入研究。主要研究內(nèi)容包括：
　?、挪殚喆罅肯嚓P(guān)文獻,較為系統(tǒng)地了解和掌握了古代抬梁式木結(jié)構(gòu)建筑的形式、風格特點、結(jié)構(gòu)布置、受力機理、構(gòu)造特點。以此為基礎(chǔ),以故宮博物院雨

2、花閣古建木結(jié)構(gòu)為原型,設(shè)計制作了縮尺比為1:6的試驗?zāi)Ｐ汀δＰ退媚静耐瓿闪瞬牧狭W(xué)性能試驗,得到了其抗拉強度、抗壓強度、彈性模量和泊松比;參考雨花閣建筑實地調(diào)查和測量結(jié)果,綜合考慮柱礎(chǔ)、卯榫節(jié)點、雀替等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響以及門、窗和圍護墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響,對試驗?zāi)Ｐ瓦M行了合理的簡化,完成了雨花閣建筑結(jié)構(gòu)1:6縮尺模型的加工制作。
　?、聘鶕?jù)雨花閣結(jié)構(gòu)自身特點,采用等效線性化基本假定,選擇適當?shù)南嗨茰蕜t,完成了雨花閣結(jié)構(gòu)模型的地震

3、模擬振動臺試驗。試驗結(jié)果表明純木架木結(jié)構(gòu)的卯榫節(jié)點具有較強的耗能能力,可以有效的減少結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng);同時由于木材良好的延性性能,實現(xiàn)了屋面結(jié)構(gòu)各個構(gòu)件之間良好的協(xié)同工作;模型結(jié)構(gòu)在強地震作用下可發(fā)生劇烈變形,導(dǎo)致門窗等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件嚴重破壞。綜合上述試驗現(xiàn)象和試驗數(shù)據(jù),獲得了模型結(jié)構(gòu)的各種抗震性能指標,包括各層的樓層動力反應(yīng)和整體結(jié)構(gòu)自振頻率與阻尼特性等。本文通過相似律原理,將模型結(jié)構(gòu)的反應(yīng)轉(zhuǎn)換為原型結(jié)構(gòu)反應(yīng)。
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4、NSYS,完成了試驗?zāi)Ｐ偷臄?shù)值建模。根據(jù)古建木結(jié)構(gòu)特點和構(gòu)造措施的相關(guān)研究結(jié)果,對數(shù)值模型進行了適當簡化,其中包括:梁、柱構(gòu)件采用彈性單元,門、窗中只考慮門框構(gòu)件的影響,整體結(jié)構(gòu)的卯榫節(jié)點的剛度均相同,不考慮卯榫節(jié)點的拔出效應(yīng)等。建立了將卯榫節(jié)點考慮為非線性扭轉(zhuǎn)彈簧并考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響的數(shù)值分析模型。
　?、纫罁?jù)有限元模態(tài)分析結(jié)果和結(jié)構(gòu)原位測量得到的自振特性確定了非線性半剛性節(jié)點的參數(shù)。將非線性時程分析結(jié)果與試驗實測數(shù)據(jù)進行了對比