土楼的土木结构协同机理与整体承载性能研究

发布时间：2020-06-14 23:43

【摘要】：福建土楼属于极具特色的中国传统民居建筑,主要分布在福建省内的闽南和闽西地区,与当地的经济、文化、生态等方面的发展息息相关。土楼是由外围夯土墙与内部木构架混合而成,是典型的“土”“木”混合结构,研究土楼夯土墙与木构架的整体结构性能,对土楼的保护与发展意义重大。目前对夯土结构的研究主要体现在建筑材料性质和房屋构件性能等方面,涉及到福建土楼的整体结构承载能力和抗震性能的研究相对匮乏。本文以侨福楼为研究原型,运用ABAQUS数值模拟和理论推导计算两种手段,进行了土楼土木混合结构的协同工作机理和整体结构承载性能的研究。主要研究内容如下:(1)根据对福建土楼的实地调研,明确土楼建造过程、结构组成特点和荷载传递路径,并从夯土墙、木构架和屋楼盖三个结构层面分析土楼的灾害类型及原因。对夯土和杉木这两种材料的基本性能进行归纳分析,为后续有限元分析的模型建立提供数据与理论依据。(2)选择圆形土楼“侨福楼”为研究原型,运用有限元软件ABAQUS,模拟计算土楼的整体结构、夯土墙结构和木构架结构在单调位移加载下的承载变形特点。从夯土墙和木构架两者间的刚度退化规律和剪力分配关系,研究两者间的协同工作机理。发现夯土墙与木构架之间存在组合效应,使土楼整体结构的承载力得以提升;夯土墙为主要抗侧力构件,木构架为次要抗侧力构件。(3)对土楼土木结构进行往复位移加载的数值分析,从土楼整体结构的承载能力、变形形态、延性系数、刚度退化和抗震耗能等方面,研究土楼在弹性阶段和弹塑性阶段的整体承载性能,发现夯土墙与木构架之间的内力分配在弹性和弹塑性阶段满足刚度分配原则。(4)建立夯土墙与木构架协同工作的计算简图和微分方程,根据土楼的实际边界条件和受荷特点,求解土楼在顶部水平地震作用下的内力与变形。理论计算值略大于数值分析值,在误差允许范围内,理论简化公式可应用于有关土楼的实际工程。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9
【图文】：

福建土楼土楼通常布局缜密，讲究坐向朝向、主次分明规整，外观协调、壮阔，充

土楼的绿色理念

【参考文献】

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本文编号：2713541