石构古牌楼的震害分析及隔震效应探讨

摘要

石构古牌楼是一种传承了文化、历史、艺术的特色建筑，现完整保存的数量有限，其主要组成材料为天然石材，各构件通过榫卯进行连接，在地震作用下，往往因榫卯连接破坏而发生坍塌。因此，提高石构古牌楼的抗震性能显得尤为重要。在目前对古建筑文物的研究中，主要以连续有限单元法主，在大变形问题上存在一定的局限性，不能直观、准确地模拟牌楼在地震作用的下坍塌破坏过程。
　　本文以雅安甘露灵泉牌楼和襄阳古隆中牌楼为例，在现场调研以及查阅有关震害资料的基础上，用离散元软件3DEC建立了石构古牌楼的离散元模型，进行了动力响应分析，得出了以下研究成果：
　　（1）分析了甘露灵泉牌楼在不同假定烈度地震下的动力响应，得出随着地震烈度的不断增强，古牌楼的破坏程度越来越大，其中古牌楼在地震烈度为Ⅵ度时，动力响应较小，牌楼斗拱发生轻微错位，整体结构比较稳定，地震烈度为Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度时，发生较大的坍塌破坏。
　　（2）通过模拟甘露灵泉古牌楼在地震作用下的坍塌过程，得出地震作用下牌楼震害的一般性规律，最先是牌楼楼顶的错位与坍塌，其次是上横梁与立柱之间的滑移、错位，直至坍塌，分析结论符合甘露灵泉牌楼的震害特征。
　　（3）研究了计算参数的敏感性，得出牌楼主体结构动力响应随着节理切向刚度的增大而增大。当节理切向刚度小于2.56×103Pa/m时，各构件间节理面对地震作用不具有传递效应；当节理切向刚度大于2.56×108Pa/m时，结构刚性较大，结构节理在地震作用下的衰减作用小于沿牌楼竖向的高程放大作用。
　　（4）分析了襄阳古隆中牌楼在不同节理摩擦角下的动力响应，当节理摩擦角较小，趋近于0°时，节理连接面趋近于光滑，对地震作用不具有传力效果，摩擦角从0°到15°时，对地震作用的传力效果较为明显，并随着角度的增大，牌楼动力响应增大，当摩擦角达到45°后，牌楼榫卯节理对地震的放大作用趋于稳定。
　　（5）提出古牌楼的基础隔震方法，并通过离散元模型进行验证，计算结果表明隔震措施对地震响应有明显的衰减作用。

目录

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第1章 绪论

1.1 石构古牌楼的发展概述及分类

1.2 古建筑文物抗震的研究意义

1.3 古建筑文物抗震的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 石构古牌楼的构造特点及破坏因素分析

2.1 石构古牌楼的构造特点

2.2 石构古牌楼的破坏因素分析

2.3 本章小结

第3章 离散元基本原理及计算分析流程

3.1 离散单元法的理论基础

3.2 离散元模型相关参数的选取

3.3 本章小结

第4章 甘露灵泉石牌楼的动力响应研究

4.1 甘露灵泉牌楼离散元模型的建立

4.2 甘露灵泉石牌楼在自重作用下的静力分析

4.3 甘露灵泉石牌楼在地震作用下的动力分析

4.4 本章小结

第5章 襄阳古隆中石牌楼的动力响应研究

5.1 古隆中石牌楼离散元模型的建立

5.2 古隆中牌楼在自重作用下的静力分析

5.3 古隆中牌楼在地震作用下的动力分析

5.4 节理参数改变对古牌楼动力效应的影响

5.5 本章小结

第6章 古牌楼隔震技术的探讨

6.1 古牌楼隔震技术的选取

6.2 古牌楼隔震离散元模型的建立

6.3 古隆中牌楼隔震的动力分析

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献