纳西建筑结构性能的研究-以丽江古城管理中心为例(2)
发布时间：2014-09-10 15:23
3土坯砌块单轴抗压试验.........15
3. 1引言.........15
3. 2 土坯单轴抗压试验目的与试验方案.........15
3. 3试验现象与数据分析.........19
4. D院落正房单榀木构架有限元分析.........28
4.1有限元分析模型的建立.........28
4.2风荷载和地震作用计算.........35
4. 3单榀木构架模态分析.........40
5.纳西建筑三维建模有限元分析.........53
5.1D院落正房三维模型的建立.........53
5.2D院落正房的内力分析.........53
5.3D院落正房模态分析.........65
5.纳西建筑三维建模有限元分析
5.1D院落正房三维模型的建立
D院落正房结构共由8棍木构架组成。在ANSYS模拟过程中,木材选用BEAM188单元进行数值模拟,土还墙选用SHELL63单元进行模拟。单元BEAM188对细长梁、适度深梁的计算十分适合,因为它在计算过程中考虑了剪切变形的影响。根据实际连接情况,柱底采用铰接连接方式;梁柱间设置有穿枋和替木,所以在很大程度上可以使梁柱夹角保持垂直,所以按照刚性连接来进行考虑。将楼面和屋面的荷载按负荷面积,以等效密度的方式施加到相应的楼面梁和屋面檩条上。本章对丽江古城管理中心D院落正房进行了 ANSYS建模,并分析结构在重力荷载代表值作用下和地震荷载作用下的内力。对比分析了填充墙刚度的考虑与否对结构模态分析的影响,还对传统的三 间和五开间纳西建筑进行了是否考虑土坯填充墙刚度贡献的模态分析。主要结论如下:第一.运用ANSYS进行结构在重力荷载代表值作用下的内力分析和在地震作用下的内力分析,并根据《木结构设计规范GB50005-2003》和《建筑抗震设计规范GB50011-2010》对梁柱截面进行了验算,满足设计现行设计规范要求。第二.在小震作用下,土坯墙对结构动力特性有极大影响。所以在进行结构分析时应该考虑土坯墙刚度对结构周期的折减。以D院落正房为例,与忽略土坯填充墙刚度相比较,考虑土坯填充墙刚度之后,结构第一振型(纵向振动)的自振周期由0.93s变为.0.59s,周期折减系数为0.63;结构第二振型(横向振动)的自振周期由0.83s变为0.55s,周期折减系数为0.66。
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6.结论与展望
6.1结论
本文以丽江古城管理中心为例,选取其中较为典型的D院落正房进行结构性能研究。主要由三部分组成:一是对纳西建筑中常用的土坯试块进行抗压试验,二是运用有限元软件ANSYS对D院落正房木结构进行建模分析,三是对纳西建筑土坯填充墙的周期折减系数进行了初步的分析。具体的研究成果如下:1. 土坯立方体抗压试块的抗压强度为1.0MPa~1.5MPa;在土坯中添加稻草纤维,不能提高土坯的抗压强度。2.在土坯中添加稻草纤维可以大幅度提高土坯延性:破坏位移从3mm提高到10mm,提高了 3.8倍;峰值荷载对应的位移也有所提升,从2mm提高到3mm,提高了 50%。通过试验得到稻草的最优掺量为1%左右。3.为纳西建筑梁柱截面尺寸选择提供一种较为科学的方法。一方面,根据传统纳西建筑截面选择的经验进行截面选择。另一方面,通过简单的计算分析进行截面选择:首先通过对单榀木构架进行动力学分析,确定木构架的自振周期,再运用底部剪力法计算结构在地震作用下的水平力,得到梁柱截面受力情况,并进行截面校核。将上述两个方面结合,可以弥补只靠传统经验来选择截面的不足。4.作者运用有限元软件ANSYS,对D院落正房进行结构在重力荷载代表值作用下的内力分析和在横向、纵向地震作用下的内力分析,并根据《木结构设计规范GB50005-2003》和《建筑抗震设计规范GB50011-2010》对梁柱截面进行了验算,满足设计现行设计规范要求。
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本文编号：8778
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