仙游寺法王塔抗震性能评估

摘要

仙游寺法王塔(公元601年)位于陕西周至县黑河峪口，是我国现存唯一的隋代密檐式砖塔，具有重要的科学、历史和艺术价值。经历了多次地震灾害，但仍然保持基本完好，体现了良好的抗震性能。本文根据仙游寺法王塔搬迁的实测资料，研究了法王塔的几何尺寸和结构构造。应用ANSYS软件建立法王塔的有限元分析模型，并对其动力特性进行了分析，探讨了法王塔的抗震性能，旨在为中国砖石古塔的维修、加固和保护提供理论依据和技术参考。
　　 主要内容如下：
　　 1、介绍了砖石古塔的结构特点，分析了砖石古塔的破坏因素。
　　 2、介绍了对砖石古塔抗震性能研究的现状，总结了砖石古塔抗震性能分析方法。
　　 3、分析了仙游寺法王塔的结构类型及塔体的破坏状况，法王塔平面为正方形，共七级，依次由基座、塔身、塔檐和塔顶等主要部分组成，塔体呈现“筒形”结构。
　　 4、利用有限元软件ANSYS建立了法王塔的三维实体模型，并对其结构动力特性进行了分析，得出了法王塔模态分析的两个动力特性值。探讨了网格划分、台基、砂浆强度和门洞对动力特性的影响，结果表明网格划分形式和台基对塔体结构动力特性的影响是比较小的，可以不予考虑。但是砂浆强度对其动力特性的影响根大，故在法王塔以后的维护和修缮中应该慎重考虑。
　　 5、将用经验公式得出的法王塔自振频率与本文中利用有限元模型计算得到的自振频率进行了对比，发现二者相差很小，说明所建立的有限元模型是可信的。
　　 6、因法王塔结构规则对称，质量和刚度逐层均匀变化，故将塔体结构简化成变截面的悬臂杆模型，将简化前的模型得到的自振频率和简化后的模型得到的自振频率值进行了比较，发现二者误差值在规范规定的范围内，因此得出简化后的的模型是符合要求的。
　　 7、根据法王塔所处场地类型选取了三条地震波，对所选地震波按抗震设防烈度进行了调整，对比调整后的地震波按小震和中震两种情况输入，然后对简化后的法王塔模型进行了位移时程反应分析，发现塔体层间位移角从第六层开始放大，说明塔体从第六层开始更容易遭到破坏；应力分析云图显示应力主要集中在法王塔塔身与基座的接触面上，由此推断，在地震作用下，法王塔的基座墙面破坏比较严重。研究结果为法王塔以后的加固及修复提供了理论数据，为类似砖石古塔的分析提供了一种思路。

目录

1 绪论

2 砖石古塔的抗震分析研究

3 法王塔结构基本参数的确定

4 法王塔有限元模型的建立与模态分析

5 仙游寺法王塔的地震反应分析

6 结论与展望

致谢

附录

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