多层木结构古建筑的抗震性能及破坏评估研究-建筑与土木工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 多层木结构古建筑的抗震性能及破坏评估研究 专 业： 建筑与土木工程 硕 士 生： 杨 勇 指导教师： 高大峰 教授 摘 要 西安明城墙永宁门（南门）城门，原为隋唐长安皇城和唐末韩建所筑新城的安上门， 唐末至北宋封闭了朱雀门、含光门，故至清代城墙南面仅开此一门。此门为明洪武七至 十一年建成，取永保安宁之义，包括城楼、箭楼、闸楼、门外有瓮城、月城，为西安府 城南的重要门户。在 1926 年被刘镇华的镇嵩军焚毁，现为了恢复西安城墙形制的完整 性，对其箭楼进行复建，并依据现代结构抗震规范对其抗震性能、结构损伤及滞回耗能 之间内在机制进行研究。 本文即以西安城墙永宁门复建工程为背景，按照清工部《工程做法则例》规制，制 作缩尺比为 1:6 的直榫柱架模型、多攒斗拱模型和短柱模型，以及箭楼结构中部三间木 构架模型，通过对其进行拟静力试验和地震模拟振动台试验，分析研究了三个构件模型 在拟静力试验下的受力状态和破坏特征；通过对模拟振动台试验现象观察和结构损伤分 析，得出了模型结构在不同地震工况下的位移反应和加速度反应的变化趋势；根据结构 层间剪力和位移的滞回曲线得出结构各个部分吸收或耗散的能量，从而建立结构损伤和 滞回耗能之间的对应关系。并得出了以下结论： （1）对直榫柱架、多攒斗拱层和短柱构件缩尺模型的拟静力试验现象和构件破坏 特征的分析研究，得出地震作用下木结构古建筑构件破坏的主要形式。 （2）通过对缩尺比 1:6 的永宁门（南门）箭楼模型进行的地震模拟振动台试验数据 进行分析，得出木结构古建筑在不同地震激励作用下的结构动力特性及其地震反应特征， 结果表明，随着地震激励作用的增强,结构的耗能能力也随之增大，柱架层的耗能减震 作用最明显。 （3）为了掌握永宁门（南门）箭楼在地震作用下的破坏过程和状态，对震后其破 坏程度做出合理评估，基于柱架直榫榫卯节点、斗拱结构层和柱础层在低周水平反复 载作用下的滞回耗能特性和能量耗散原理，将柱架直榫榫卯节点、斗拱结构层和柱础层 看做三个主要耗能构件，计算其在不同地震工况下各耗能构件的 ―构件破坏总耗能‖； 基于构件的―构件破坏总耗能‖和各构件在地震工况下耗能状况建立主要耗能构件在不 同地震作用下的破坏模型；引入能量分配系数建立主要耗能构件破坏状态与整体结构破 坏状态之间的关系，继而得出整体结构的破坏系数以反映整个结构在不同地震作用下的 破坏状态，研究结果可为多层木结构古建筑的抗震加固提供科学合理的理论依据。 关 键 词：多层古建筑木结构；抗震性能；破坏模型；破坏总耗能；破坏系数 论文类型：应用基础研究 基金项目：陕西省文物局重点科技项目（2011-K-008）；陕西省文化遗产保护规划设计 研究院与西安建筑科技大学合作研究项目（2011034）；陕西省教育厅专项科 技项目（12JK0899 和 2010JK635） Research on seismic performance and damage assessment of multi-layer wooden structures of ancient buildings Specialty: Architecture and Civil Engineering Candidate: Yang Yong Supervisor: Prof. Gao Dafeng ABSTRACT Xian Ming city wall Yongning Gate (South Gate) gate, formerly the Sui and Tang Dynasties imperial city of Changan and the late Tang Han Anshang gate, At the end of the Tang Dynasty to the Northern Song Dynasty closed the door, away, to the Qing Dynasty city wall is only open the door on the South .The gate was built in seven to eleven years of Hongwu of the Ming Dynasty, the eternal peace of righteousness, including the tower, Embrasure watchtower, gate watchtower, Weng Cheng City, on the city, as an important gateway to the south of Xian government. I