古建筑木结构铺作层抗震机理分析

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”。本文从古建筑木结构的结构体系、结构布局和构造入手,介绍了铺作层在整个结构中的布置及其作用。研究的主要目的是为古建筑木结构铺作层的抗震性能从理论上提供参考依据。重点分析了铺作的工作机制、破坏形态和抗震性能。结合课题组前期试验结果,提出了铺作在竖向、水平静荷载作用下的极限承载力计算方法;研究了铺作层的刚度,得到了铺作的延性系数、等效粘滞阻尼比。结合课题组抬梁式殿堂间架模型振动台试验,提出铺作层及屋盖部分在水平地震作用下的计算模型。对试验模型进行动力分析,得出适用于古建殿堂木结构的抗震分析方法及结构动力方程。通过理论计算结果与试验结果对比,验证了模型简化的合理性。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 中国古建筑木结构的一般特点
• 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 铺作层及其静力分析
• 2.1 铺作的材料—木材的特性
• 2.1.1 正交各向异性
• 2.1.2 木材的力学特性
• 2.2 铺作层结构的介绍
• 2.2.1 铺作层在殿堂结构中的布置
• 2.2.2 铺作的组成
• 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
• 2.3.3 水平力在整个建筑中的传递
• 2.4 铺作层在竖向力作用下的静力分析
• 2.4.1 长跳华栱劈裂破坏
• 2.4.2 短跳华栱破坏
• 2.4.3 慢栱的弯曲破坏
• 2.4.4 护斗的受压破坏
• 2.4.5 小结
• 3 铺作的试验研究
• 3.1 试件的设计与制作
• 3.2 斗栱在竖向静力荷载作用下的试验
• 3.2.1 试验设备、加载方案、测点布置和测试内容
• 3.2.2 试验结果分析
• 3.3 铺作的低周反复水平荷载试验
• 3.3.1 模型的制作
• 3.3.2 试验设备、加载方案、测点布置和测试内容
• 3.3.3 试验结果分析
• 4 动力分析
• 4.1 铺作层刚度
• 4.1.1 铺作层理论推导的基本假定
• 4.1.2 单铺作水平刚度
• 4.1.3 铺作层水平刚度
• 4.1.4 铺作层竖向刚度
• 4.2 隔震结构体系水平动力反应分析
• 4.2.1 隔震结构的动力分析模型
• 4.2.2 隔震结构加速度反应分析
• 4.2.3 隔震结构的位移反应分析
• 4.2.4 阻尼影响因素
• 4.2.5 铺作层阻尼比的近似计算
• 4.3 隔震结构对竖向震动的反应分析
• 4.3.1 隔震结构对竖向震动的反应分析模型
• 4.3.2 竖向震动反应计算
• 4.4 铺作层隔震效果分析
• 4.4.1 隔震结构实际隔震效果
• 4.4.2 隔振结构理论计算隔震效果
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录