基于土—结构相互作用的古建筑动力性能分析

发布时间：2020-05-17 03:39

【摘要】：在世界古建筑体系中,中国木结构古建筑占据着非常重要的地位,分析研究其抗震性能有着重大的历史意义和现实价值。本文以聊城市光岳楼为研究对象,基于土—结构相互作用,采用ANSYS的APDL语言,对其进行了动力性能分析,主要工作如下:(1)建立了光岳楼木结构、木结构+高台基、木结构+高台基+地基土体三种不同有限元模型,并对上述三种模型进行模态分析,将得到的自振频率与现有规范进行对比,以检验修正模型,并确定了一种合理的光岳楼有限元模型。(2)选取三条具有代表性的地震波作为光岳楼有限元模型的地震激励,得到了特殊节点水平方向的最大位移和加速度响应,对比三种不同地震反应分析的结果,探讨了土—结构相互作用对木结构古建筑地震响应的影响;研究了榫卯节点刚度、屋盖质量等参数对木结构古建筑地震响应的影响。(3)结合木结构古建筑的特点,对不同地震波作用下的光岳楼有限元模型进行动力非线性分析,研究了木结构古建筑可能出现的倒塌机制。
【图文】：

平面形状,木结构建筑,木结构古建筑,梁架

以木结构作为主要承重体系[1]。山东省淄博市颜文姜祠是我国目前发现的尚存的最古老的木结构古代建筑[2]，距今已经一千二百多年。南京灵谷寺的无梁殿与苏州开元寺的无梁殿是仅存的非木结构建筑物[2]。古代木结构建筑与现代木结构建筑均采用木材作为主要结构材料。不同的是，古代木结构建筑连接方式、构造方法独特，结构特性鲜明。具体表现在：（1）柱网布置均匀对称；（2）平面形状规则、简单；（3）柱平摆浮搁于柱础石之上，台基平面高出自然地坪；（4）梁架各构件之间采用不同形式的榫卯连接；（5）在梁架屋盖与柱架之间设置斗h1（铺作）层；（6）采用硕重的大屋顶。长期的风吹雨打、战争、地震等破坏导致大多数木结构古建筑不可避免地出现了部分结构损坏、承载力不足等危险。其中，地震对木结构古建筑的损害几乎是致命的。

木结构古建筑,建筑历史,落架,加固方法

图 1. 2 柱脚落架破坏导致屋盖倾斜塌落筑历史资料遗失、修缮加固方法研究不足，导致木结构古建筑大多按照进行维修加固，其合理性有待商榷。著名的山西应县木塔，其构架体系损坏与变形，但其修缮方案已被研讨三十余年，仍无定论。于此，研究木结构古建筑的抗震机理并合理评估，为其修缮与加固提供据与建议显得尤为重要。1.2 问题的提出前，研究木结构古建筑的抗震性能所建立的有限元模型基本分为两类木结构的模型，②包括上部木结构与高台基的组合模型。计算时大多采定，即忽略了地基土体的阻尼作用。但是，刚性地基假定仅适用于刚度度较大的结构。由于中国木结构古建筑多建立在刚度较大的高台之上会对有限元分析的结果产生较大的误差。
【学位授予单位】：聊城大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU435

【参考文献】