应县木塔斗栱调查与力学性能分析

论文摘要

中国古代建筑不仅是中华民族悠久文明的历史见证,同时也是整个世界的宝贵文化遗产。它们是古代劳动人民智慧的象征,有着宝贵的艺术价值。而木结构建筑在其中占有很大的比例,它们更是东方建筑艺术的代表。应县木塔位于山西应县城西北隅,建于辽清宁二年,是我国乃至世界现存年代最为久远、体量最宏大的木结构建筑,堪称世界建筑史上的杰作。它与法国的埃菲尔铁塔、意大利的比萨斜塔并称为世界三大奇塔。它无论在美观、用材还是结构上,都拥有很高的技术含量。但是,在将近一千年的风风雨雨中,应县木塔经受了多次的地震和战争灾害,其结构已经发生严重变形,并且危及到了整塔的安全,因此对应县木塔进行加固和修缮已经刻不容缓。本文在对应县木塔斗栱进行现场勘察与测绘的基础上,利用大型有限元软件ABAQUS建立应县木塔三层明层内槽转角斗棋的实体模型,并且赋予斗栱木材正交各项异性的材料特性,然后对应县木塔三层明层内槽转角斗栱进行数值模拟,得到木塔三层明层内槽转角斗栱在上部竖向荷载作用下的应力状态以及应力在斗栱中的传递特点。计算结果与实际情况大致相同,可以为今后应县木塔的修缮和加固提供数值计算数据和理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的背景及研究意义
• 1.2 本课题的国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 课题的研究内容
• 第2章 应县木塔的现状及其残损
• 2.1 应县木塔的结构现状
• 2.1.1 应县木塔概述
• 2.1.2 应县木塔的结构组成
• 2.2 应县木塔的残损
• 2.2.1 应县木塔的残损现状
• 2.2.2 应县木塔残损的产生和发展的主要原因
• 2.3 应县木塔维修加固方案的评价
• 2.3.1 应县木塔的历史修缮方案
• 2.3.2 目前的修缮方案
• 2.3.3 维修加固方案的评价
• 第3章 应县木塔中的斗棋研究
• 3.1 斗棋的发展历史
• 3.2 斗棋的组成和受力机理
• 3.2.1 斗栱的组成
• 3.2.2 斗栱的受力机理
• 3.3 应县木塔斗栱
• 3.3.1 应县木塔斗栱概述
• 3.3.2 应县木塔斗栱做法
• 第4章 应县木塔斗栱的有限元分析
• 4.1 有限单元法的基本理论
• 4.1.1 有限单元法的基本思想
• 4.1.2 有限单元法的计算步骤
• 4.2 大型有限元分析软件ABAQUS概况
• 4.2.1 ABAQUS总体介绍
• 4.2.2 ABAQUS的主要分析功能
• 4.2.3 ABAQUS软件的棋分析步骤
• 4.3 应县木塔斗棋有限元模型的建立
• 4.3.1 创建斗棋部件模型
• 4.3.2 创建材料和截面属性
• 4.3.2.1 木材的正交各向异性
• 4.3.2.2 木材的力学性能
• 4.3.2.3 影响木材强度的因素
• 4.3.2.4 应县木塔用材的材料特性
• 4.3.3 整体斗棋的装配
• 4.3.4 斗、栱、枋之间的约束
• 4.3.5 定义荷载和边界条件
• 4.3.6 划分网格
• 4.3.7 ABAQUS分析结果
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表论文