古建木结构及其内陈文物地震反应分析

摘要

中国古代建筑技术是中华民族创造的辉煌成就，是中国古代文明的重要标志之一。在经历五千多年的发展演变后，结构种类繁多，形式多样，蕴藏着丰富的科学和文化内涵。
　　 本文结合《营造法式》、《清式营造则》与《中国古代建筑技术史》等重要古建筑文献资料，对古建木结构的形成历史、发展演化、基本结构原理、结构形式、构造方法和结构功能等进行了阐述，分析中国古代木结构建筑这一独特体系的抗震机理及抗震效果。
　　 其次以故宫雨花阁为例进行木结构抗震性能分析。参照有关图纸与实际测量的数据建立雨花阁有限元模型，其中针对榫卯连接的特殊性，根据脉动测试结果，利用弹簧单元来模拟榫卯节点的半刚性。通过对结构在小震、中震、大震三种情况下的时程反应分析，计算结构构件的破坏状况，求出雨花阁各楼层的动力放大效应，其中项层的加速度放大系数平均达到2.7倍，应引起足够重视，同时为下面章节进行浮放文物的抗震分析提供依据。对已有的木结构试验进行总结，推定古代木结构房屋的弹性和弹塑性层问位移角限值为1/200和1/20，以此来评定木结构在地震下的破坏状态。
　　 最后简单介绍汶川地震对于我国浮放文物的破坏现状，总结浮放文物地震反应研究成果，论述了浮放文物的抗滑移、抗倾覆准则，评估雨花阁内浮放文物在地震下的滑移倾覆情况。通过采用软件LS-DYNA验证分析方法的可靠性，并进行了浮放文物地震下滑移倾覆反应的研究，结果表明：竖向地震激励对文物的滑移反应影响显著，在其峰值不大的情况下，竖向地震加速度对文物的倾覆作用可以忽略：在对内部文物抗震分析时，不仅要考虑到楼层的放大作用，还应该兼顾建筑物的滤波作用；尝试多自由度浮放文物滑移倾覆分析，验证了在保证文物滑移距离的前提下，减小文物之问的摩擦系数，可以有效地防止文物的倾覆。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 中国古代木结构建筑发展沿革及抗震研究意义

1.2 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 本文研究内容与方法

第二章 中国古代木建筑结构特点

2.1 中国古代木构建筑的基本形式

2.2 中国古代木构建筑的基本抗震措施

2.3 本章小结

第三章 木材材料性能分析

3.1 木材材料一般性能

3.2 木材强度影响因素

3.3 古建筑木材性能变化

3.3.1 腐朽对木材强度的影响

3.3.2 未腐朽木材强度力学性质变化

3.4 本章小结

第四章 雨花阁抗震性能分析

4.1 雨花阁环境脉动测试

4.2 荷载

4.3 雨花阁结构地震反应分析

4.3.1 强震动记录的选取

4.3.2 有限元模型的建立

4.3.3 模态分析

4.3.4 动力时程分析

4.4 本章小结

第五章 古建内陈列文物地震反应分析

5.1 雨花阁文物地震下滑移倾覆分析

5.2 地震激励的选取对文物滑移倾覆的影响

5.3 竖向地震加速度对文物反应的影响

5.4 多自由度浮放文物的振动模拟

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介