古建筑木结构铺作层试验研究

论文摘要

中国古代木结构在中国传统文化中占有很重要的地位,从某种意义上说,它们代表着中国古代科技的发展水平。如何珍惜和保护这些古迹,使其免受地震的破坏是对我们建筑科研工作者的挑战。在木结构体系的发展过程中出现了一种十分独特的集榫卯技术大成的组合结构——“铺作”。通过对单铺作、两铺作协同工作、四铺作协同工作模型的低周反复荷载试验,研究了铺作层侧向刚度的退化规律。通过试验可以看出,铺作层主要以滑移变形为主。摩擦滑移具有耗能隔震作用,这是古建筑木结构具有良好抗震性能的一个重要原因。铺作的滞回曲线呈平行四边型,滞回面积饱满,说明铺作层具有良好的耗能作用。铺作层的力学模型属于线性强化弹塑性模型。恢复力模型反应了铺作层恢复力特性及刚度变化规律。结合课题组抬梁式殿堂间架模型振动台试验,提出铺作层及上部屋盖部分在水平地震作用下的滑移隔震计算模型。这些研究对现存木结构古建筑的结构检测、抗震鉴定、维修、加固具有实际意义。所揭示的我国古建筑木结构中早已使用的独特的抗震方法对现代建筑结构抗震研究具有重要参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究中国古建筑木结构的意义
• 1.2 铺作层在建筑中的作用
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究状况
• 1.3.2 国外研究状况
• 1.4 选题的目的及本文主要研究内容
• 1.4.1 选题的目的
• 1.4.2 本文研究内容
• 2 铺作层介绍及其静力分析
• 2.1 铺作层结构的介绍
• 2.1.1 铺作层在殿堂结构中的布置
• 2.1.2 铺作的组成
• 2.2 铺作的尺寸制度
• 2.3 铺作层在水平力作用下的静力分析
• 2.3.1 单铺作在受华拱方向水平力时静力分析
• 2.3.2 铺作层在受泥道拱方向水平力时静力分析
• 3 铺作的试验过程及结果
• 3.1 单铺作的低周反复水平荷载试验
• 3.1.1 试验设备、加载方案、测点布置和测试内容
• 3.1.2 实验过程及现象
• 3.1.3 试验结果分析
• 3.2 双铺作协同工作的低周反复荷载实验
• 3.2.1 试验设备、加载方案、测点布置和测试内容
• 3.2.2 实验过程及现象
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 四铺作协同工作的低周反复荷载实验
• 3.3.1 试验设备、加载方案、测点布置和测试内容
• 3.3.2 实验过程及现象
• 3.3.3 试验结果分析
• 4 铺作的试验结果分析
• 4.1 铺作的抗侧移刚度
• 4.1.1 单铺作的抗侧移刚度
• 4.1.2 双铺作的抗侧移刚度
• 4.1.3 四铺作的抗侧移刚度
• 4.2 恢复力模型
• 4.2.1 单铺作恢复力模型
• 4.2.2 双铺作恢复力模型
• 4.2.3 四铺作恢复力模型
• 4.2.4 铺作层恢复力模型的建立
• 4.2.5 铺作层恢复力模型分析
• 4.3 铺作的延性
• 4.4 铺作的等效粘滞阻尼系数
• 4.5 小结
• 5 动力分析
• 5.1 铺作层的动力分析模型
• 5.1.1 模型建立
• 5.1.2 运动方程的建立
• 5.2 水平地震位移响应计算
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录