论文摘要
中国古建筑既是中华民族悠久文明的历史见证，也是全世界宝贵的文化遗产。它们不仅有宝贵的历史价值，艺术价值，而且也是古代劳动人民科学智慧的结晶。其中木结构建筑在中国古建筑中占有很大的比例，它们更是我们东方古代建筑艺术的典范。随着社会文明的进步，人类对历史文化遗产的潜在价值有了新的认识，古建筑的加固和保护研究已成为文物保护的一项重要工作。现代科学技术的发展，也将使古建筑的加固保护从经验阶段转入科学阶段。应县木塔是中国现存最古、最高的一座木结构塔,位于应县县城的佛宫寺内，为全国第一批重点文物保护单位。木塔建于辽清宁二年（公元1056年），通高67.13米，塔的平面呈八角形，外观五层，加上四层平座夹有的暗层，实为九层。但是木塔经历了九百多年的沧桑，风雨侵蚀，战火袭击，地震灾害以及近千年的负荷承重与材质老化，个别构件损伤严重：有些坐斗压裂或陷入梁枋，有些木柱劈裂、压缩，有的梁枋弯折、移位，上有一百余处残损，木结构损坏、脱落严重，致使木塔产生严重的歪斜变形和扭曲变形，二、三层尤甚。木塔整体向北偏东倾斜，第二、三层向东北方向水平扭转，二层层间偏移达到126.79毫米。如今木塔变形迅速，且逐年增加，呈现险状，亟待修缮加固，国家《“十一五”时期文化发展规划纲要》已将该塔列为文物保护维修重点工程。本文以应县木塔为研究对象，用试验和有限元数值计算的方法，进行了以下几个方面的工作：1、在收集应县木塔相关资料的基础上，对应县木塔做出结构的破损状况评价；在总结历史上和目前修缮方案的基础上，结合导师的课题开展应县木塔修缮方案的数字化模拟研究；2、分析研究应县木塔中的斗栱构造形式，制作三类典型的斗栱模型并进行试验，得到应县木塔中斗栱的受力特性；根据这三类斗栱的构造形式，提出了斗栱的简化模型即空间牛腿模型，并制作模型进行试验，得出了简化模型的合理尺寸；3、分析研究应县木塔中各个杆件之间的连接构造，进行了合理的简化，引入空间牛腿连接代替斗栱连接，从而建立了应县木塔的有限元计算模型，对木塔进行了模态分析和自重分析，通过木塔的实测模态结果检验模型的合理性。4、建立应县木塔的残损模型，对木塔的扭、倾变形进行张拉复位模拟，计算结果可为古塔的维护和修缮提供理论依据。