故宫古建榫卯节点典型残损问题分析

为保护故宫古建筑,采取理论分析与现场勘查相结合的方法,研究了故宫古建大木结构榫卯节点的典型残损问题。基于榫卯节点的构造特征和残损现状,讨论了故宫官式木构古建的榫卯节点在不同因素作用下出现的不同类型残损问题,包括残损问题的表现形式、主要症状、发展趋势、对古建筑的潜在威胁等方面。分析了古建筑榫卯节点产生残损的不同诱因,结合工程实例,提出了加固建议。结果表明:故宫古建筑榫卯节点的典型残损问题包括拔榫、变形、糟朽、加固件松动等,对古建筑的整体稳定性构成了威胁;引起榫卯节点的残损问题的因素是多样的,但主要包括外力作用、木材材性缺陷,以及榫卯连接构造的特点等方面。采取铁件拉接、木柱支顶、碳纤维布(CFRP)或铁件包裹等方法均有利于解决上述残损问题。     

《营造法式》构造的力学意义研究

为探讨《营造法式》一书对我国古建筑保护的影响,采用理论分析方法,研究了《营造法式》规定 的基础、柱、梁、铺作、屋顶等构造的力学意义。着重分析了上述构造几何特征、营造作法对古建筑抗震 性能及静力稳定性能的有利影响,探讨了古建筑木结构的力学机理。结果表明:《营造法式》规定的基础 分层作法及筏基、桩基的采用有利于避免古建整体的不均匀沉降;柱底平摆浮搁可产生滑移减震效果; 柱身侧角可提高结构整体稳定性;榫卯节点及铺作各构件间的摩擦和挤压可耗散部分地震能量;梁架低 矮,可满足地震作用下的抗滑移及倾覆要求;屋顶厚重,可增强木构架的稳定性,减小结构受到的地震作 用。     

CFRP布加固榫卯节点M-θ滞回曲线定性分析

为更好地保护古建筑,采取拟静力加载方法,定性研究了CFRP布(Carbon Fibre Reinforced Plastic)加固榫卯节点的抗震效果。以故宫太和殿某开间梁柱框架为原型,制作了1∶8缩尺模型。采取水平低周反复加载方式,首先进行未加固节点抗震性能试验,在此基础上采用CFRP布包裹各榫卯节点,进行加固后节点对比试验。基于试验获得的节点M-θ滞回曲线,对每一个滞回环曲线的承载力、刚度、延性、耗能等力学参数变化进行了详细对比论述,定性评价了CFRP布加固榫卯节点的抗震效果,并进行了量化分析验证。结果表明:榫卯节点加固前具有较好的延性与耗能性能,其主要抗震缺陷包括较低的承载力、较差的转动刚度;与未加固节点相比,CFRP布加固后的榫卯节点可弥补上述不足,且加固后的节点仍具有较好的延性和耗能性能。     

ＣＦＲＰ布加固榫卯节点Ｍ－θ 滞回曲线定性分析

为更好地保护古建筑,采取拟静力加载方法,定性研究了ＣＦＲＰ布（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｒｅＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ） 加固榫卯节点的抗震效果。以故宫太和殿某开间梁柱框架为原型,制作了1∶8缩尺模型。采取水平低 周反复加载方式,首先进行未加固节点抗震性能试验,在此基础上采用ＣＦＲＰ布包裹各榫卯节点,进行加 固后节点对比试验。基于试验获得的节点Ｍ－θ 滞回曲线,对每一个滞回环曲线的承载力、刚度、延性、 耗能等力学参数变化进行了详细对比论述,定性评价了ＣＦＲＰ布加固榫卯节点的抗震效果,并进行了量 化分析验证。结果表明:榫卯节点加固前具有较好的延性与耗能性能,其主要抗震缺陷包括较低的承载 力、较差的转动刚度;与未加固节点相比,ＣＦＲＰ布加固后的榫卯节点可弥补上述不足,且加固后的节点 仍具有较好的延性和耗能性能。     

西安东岳庙大殿动力特性分析

根据西安东岳庙大殿实测的几何尺寸和结构构造,采用变刚度单元模拟真实木结构梁柱的榫卯、斗木共连接,用虚拟弹簧单元的不同刚度条件反映真实的半刚性连接,建立合理的力学模型。得到典型榫卯、斗木共连接刚度以及大殿的固有频率、振型以及Elcentro地震波作用下的位移响应曲线。文中提供的方法和结论,可供古建筑保护工作者在进行类似结构分析的借鉴。     

铁件加固技术在古建筑木结构中应用研究

采用归纳分析及力学计算相结合的方法,研究了我国古建筑木结构工程中普遍采用的铁件加固技术.基于对数座占建筑的实际勘查及分析结果,研究了古建筑木结构采用铁件加固技术的分类及特点,客观地评价了加固效果,对不足之处提出了改进建议.结果表明:铁件加同技术可有效提高占建筑木结构的承载能力及刚度,但也存在加吲件易锈蚀、不易更换且破坏...     

意大利诺尔恰Ms6.2级地震震害异常原因分析

当地时间2016年8月24日凌晨3时36分,意大利中部拉齐奥大区列蒂省诺尔恰镇发生里氏6.2级地震。此次地震震级不大,但一些古镇震害极其严重,出现多个烈度异常区块。通过对此次地震异常区建筑结构、地质结构及地形特征解剖,运用几年来的斜坡地震动响应规律监测成果,采用数值模拟分析,揭示了震级不大、距震中较远的条件下,地形放大效应同样可造成极其严重的震害。中世纪修建并保留至今的古建筑,大多为砖木结构,整体性较差,抗震性较弱,且由于历史原因多修建在孤立突出的山头上,在地形放大作用下造成了极其严重的伤亡。     

梅山连拱坝抗震问题研究

梅山连拱坝建于上世纪五十年代，至今已运行五十余年，该坝所在场址的地震设防烈度较高，其抗震安全性十分重要。最近，设计部门提出了一些坝体加固方案，本文将结合坝体的结构特点及加固方案，考虑垛墙与拱上收缩缝的影响，采用数值模拟的方法，计算分析加固前后坝体动力特性的变化及结构的静动反应，并参考现行水工建筑物抗震设计规范，对结构的抗震安全性及加固措施的有效性进行评价。     

木结构斗拱力学性能研究进展

斗拱属我国古建筑的典型构造特征,其力学性能影响结构安全。为保护古建筑,基于文献检索方法,研究了古建筑木结构斗拱的力学性能在国内外的研究现状,对已取得的成果及不足之处进行了合理评价,并展望了未来发展趋势。结果表明:二十多年来,国内外已从理论及试验角度充分开展斗拱的力学性能研究,对斗拱在静动力作用下的力-变形特征、破坏形式及地震作用下的抗震耗能机理进行了较为深入探讨,剖析了斗拱受力机制,建立了斗拱力学简化模型。但现有研究也存在斗拱选取范围有限、斗拱的协同作用、残损机制及加固方法研究不足等问题。随着科技发展和研究水平的提高,斗拱力学性能将逐步得到全面揭示,研究成果也将逐步在古建筑保护过程中得以体现。更多还原     

循环往复荷载作用下透榫节点模型试验研究

目前古建筑木结构的研究主要是以拟静力试验为主,而研究榫卯节点的动力试验相对较少。为了研究不同试验工况作用下透榫节点的动力特性,根据清工部《工程做法则例》制作了缩尺比例为1∶5.3的透榫节点模型,通过长期反复循环加载试验,研究透榫节点模型的枋顶位移在激振过程中的变化规律,拔榫量变化规律,枋顶位移变化与拔榫量变化关系等。试验结果表明:节点的位移变化随着加载幅值的增加而变大且随着加载频率的增大而减小;节点位移也随着循环次数的增大逐渐变大最后趋于稳定,说明开始节点残余变形较大,且累积位移发展速度较快;透榫节点枋顶位移与拔榫量呈线性相关性;同时当加载频率固定时可以将节点位移统一,最后利用指数衰减函数拟合得出相应的位移参数。研究结果可以为现存传统木结构建筑透榫节点的稳定性提供参考。     

5.12地震后震区农村建筑物震害分析和对策

中国农村建筑物的抗震性能普遍偏低,经过汶川5.12地震后,惨痛的人员财产损失引起了有关部门对农村建筑物安全的高度重视,为了了解震害产生的原因,有必要对5.12地震后震区农村建筑物震害进行研究。以震区几种农村典型建筑物的震害现象为例,对各类建筑物遭受不同程度的破坏进行了破坏机理分析。揭示了震害产生的原因,暴露出农村建筑物存在问题很多。分析结果表明,在震区的广大农村应提高人们的房屋安全思想认识,采取合理的房屋安全建筑措施,并应大力推广木构架结构的房屋。     

结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究

为探究结构缝的存在对碾压混凝土拱坝地震破坏机理的影响,在地震模拟系统上进行了拱坝模型动力破坏试验。模型的建立基于弹性力-重力准则,不考虑库水以及坝体-地基相互作用。采用一种新型压电传感器测量模型内部的动态应力,并主动监测模型内部微裂纹的发生和发展过程。横缝的模拟考虑了键槽的影响,诱导缝的模拟基于断裂力学理论。选择模型基频对应的谐波逐级加载来研究拱坝在地震动超载作用下的反应。试验表明,拱坝顶拱的端部与拱冠的破坏均较严重,试验中横缝与诱导缝的先后张开分别释放了拱向端部应力与冠部应力,从而引导了裂纹开裂方向,减轻坝体破坏。通过实际震害与物理模拟的对比验证了试验结果的可靠性,显示本文的物理模拟技术有助于研究结构缝对拱坝地震破坏机理和最终失效模式的影响,可为碾压混凝土拱坝的抗震设计提供科学依据。     

底缝对高拱坝地震反应影响的研究

作为减少坝踵部位拉应力的一个工程措施，在拱坝上游底部设置人工底缝已有４０年的历史，然而，强震时底缝对高拱坝抗震性能的地震反应影响的机理和程度，为人们所关注。本文首先通过大型地震模拟振动台的大比尺动力模型试验，比较验证基于显式有限元结合人工透射边界的波动模拟方法与动接触力理论相结合开发的大坝非线性波动分析方法和程序；继而采用经试验验证程序，研究小湾高拱模拟底缝的地震反应。结果表明：底缝影响是局部的，     

地震作用下岩质斜坡破坏机制研究

以地震作用下的非贯通节理岩质斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型。数值模拟结果表明:地震作用下非贯通节理岩质斜坡的稳定系数受结构面的长度、密度、贯通率、展布方向等因素影响;节理面的位移放大效应和变形积累效应明显;岩桥的破坏在地震初期比较剧烈,之后在地震作用下继续发生破坏,在经过地震波波幅较大的波段后,斜坡的变形破坏才稳定下来;地震作用下,岩桥内部应力波动剧烈,拉剪共同作用导致了岩桥的最终破坏;层间节理位移和层间摩擦应力分布很不均匀,不同位置的节理的动力响应也有较大不同。     

古建糟朽叠合梁受弯性能数值模拟研究

勘查发现,故宫英华殿某檩三件(檩、垫板、枋组成的叠合梁)存在糟朽问题。为有效保护该檩三件叠合梁,采取数值模拟研究方法,研究了其糟朽后的弯曲受力性能。根据檩、枋构件的糟朽现状,建立了剩余构件的有限元模型,并考虑叠合梁边界条件为榫卯连接。通过静力分析,获得了檩、枋糟朽条件下檩三件剩余部分的内力和变形,评价了其抗弯性能,提出了可行性加固方案。结果表明:檩、枋糟朽一定的尺寸后,檩三件叠合梁剩余部分仍能满足变形及抗弯承载力要求。此外,枋剩余截面仍能满足抗剪承载力要求,檩则因剩余截面尺寸过小而导致抗剪承载力不足。因此,对于檩和枋,应采取不同的加固措施,以减小叠合梁的破坏。     

粘钢加固技术在水利工程中的应用

粘钢加固是建筑结构工程加固新技术,在建筑、电力、水利等混凝土结构维护改造加固材料及施工中有所应用,其中以建筑应用较为广泛。本文主要讲述结构粘钢加固技术应用要点,同时以水工建筑物混凝土梁加固作为工程实例,阐述结构粘钢加固技术在水利工程中的应用。     

超强地震作用下拱坝的损伤开裂分析

本文根据混凝土抗拉软化特性，基于混凝土塑性损伤模型，分析了大岗山双曲拱坝在超强地震荷载作用下的损伤开裂。研究采用非线性有限元的精细网格，考虑横缝非线性效应，应用时域方法分析了高拱坝在超强地震作用下的开裂形式以及损伤随着地震时程的发展情况。研究表明，拱坝在0.56g(PGA)超强地震荷载下坝体中上部梁向损伤指数达到0.9，拱坝该部位可能发生损伤开裂。同时由于损伤使坝体刚度下降导致坝顶位移与横缝开度显著增大，如横缝开度最大由16.2mm增大到36.8mm，因此需要考虑采取坝体抗震加强措施。