应县木塔精细化结构建模及水平受力性能分析

结合现场调查,对应县木塔进行结构体系分析、精细化建模、动力特性和水平受力性能分析。分析表明,应县木塔为“层叠平台式梁柱结构”体系。使用梁-短柱单元组模拟斗栱,刚度等效单元模拟梁柱及柱脚节点,建立了木塔的理想和现状精细化模型进行分析。结果表明,土磬墙对第1明层有嵌固作用,故木塔第1层侧移呈弯曲型而其它各层主要呈剪切型;明层铺作、暗层柱架、暗层铺作和明层柱架的抗侧移刚度依次减少,现状模型抗侧移刚度比理想模型平均低33%;多遇地震作用下,木塔部分明层柱架侧移角超过了弹性层间位移角限值;基于木塔柱脚连接特点,提出使用“重力抗倾覆力矩与倾覆力矩之比”作为木塔倾覆评判准则,多遇地震作用下木塔无倾覆危险,但在罕遇地震作用下则可能倾覆。     

应县木塔二层明层柱网稳定性分析

文章以应县木塔的结构组成和变形现状为依据,对变形最为严重的二层明层柱网建立有限元模型,分析二层明层柱网在变形前后的结构性能.研究表明,二层明层柱网在变形前具有较好的稳定性,变形后柱网的第一阶屈曲因子大大减小,结构的稳定性降低;对西南面柱顶施加位移,模拟变形后的柱网,分析发现二层明层柱网的薄弱环节是阑额.阑额刚度不足,不能有效传递侧向力,导致柱网整体性不强.故建议木塔在修复木柱倾斜变形的同时,应增强阑额的抗弯刚度.     

营造尺和材分制:应县木塔五层木构表里数据采集与试解*

建立在本研究团队既有假说与分析基础上,本文选取应县木塔五层外檐铺作作为研究对象,分别以三维激光扫描和计算机 X 射线成像(CR-Computed Radiography) 技术采集外部设计与内部隐蔽构造数据信息,充分结合实测数据对现有成果进行验证,并对应县木塔五层斗栱材分制度、尺度设计和部分内部榫卯设计进一步提出以下推论： 一,应县木塔五层斗栱足材广约 1.2 尺(20 分°),单材广约 8.4 寸(14 分°);材厚在 5 寸至 6 寸之间,或存在多种设计;二,应县木塔五层大木设计之中丈尺设计与材分设计或同时存在：以丈尺控制开间(朵距)、屋架、栱长整体比例关系,以材分配合栱与斗的精细设计;三,应县木塔五层斗栱的内部榫卯设计同样受到丈尺和材分思想的双重控制。此外,本文还强调三维激光扫描技术和计算机 X 射线成像技术综合运用在古建筑研究中的深远前景,同时也讨论了现有技术条件的局限和本研究的不足之处。     

应县木塔结构变形现状及分析

为了解应县木塔的构件变形和整体变形现状,对其圆柱的柱头和柱脚坐标、阑额和乳栿的挠度、楼板的相对高程进行了现场测量和分析,得到了圆柱倾斜水平投影值和柱脚高程、内外槽高差、阑额和乳栿的挠曲程度和整体变形等几何参数和力学特征。结果表明:在构件变形层面,应县木塔二层明层和三层的圆柱倾斜最严重,四层平坐层和五层平坐层外槽南侧、西南侧和北侧的圆柱倾斜水平投影值较大,木塔向东北向的倾斜仍在加剧;柱脚呈现出南高北低的规律,内、外槽高差从二层明层往上依次减小;除四层明层和五层明层外,其他各层均有25%~35%的阑额挠度过大,需要进行替换或加固,乳栿挠度相对较小;木塔的整体变形在东西向和南北向存在显著差异,从二层平坐层至五层明层,东西向各层中心偏移值先增大后减小,南北向各层中心偏移值逐层递增;二层明层到三层明层外槽柱向东的中心偏移量占木塔在该方向整体倾斜偏移量的75%,二层明层外槽柱向北的层位移占木塔在该方向整体倾斜偏移量的42%,各层中心偏移方向也存在差异。     

应县木塔平面丈尺假说:从1933年的旧照谈起*

本文从中国营造学社老照片所反映的应县木塔三层平坐处构造现象出发,通过研读、统计、比较现有最为详尽的北京建筑工程学院和山西古建筑保护研究所实测数据,对应县木塔各层平面丈尺、侧脚及整体设计规律展开分析,并提出了一套不同于现有研究成果的新假说：一, 营造尺长约 306 毫米;二,平面设计以各层每面面阔为计算要点,明层一至五层每面面阔非完全均匀递变,依次为 31.2 尺、30 尺、28.8 尺、27.6 尺、26 尺; 三, 明层五层设计上有一定“独立性”,每面面阔及开间设计均为整尺; 四,各明层立柱均有侧脚,平坐除四层外均有侧脚,与平坐柱内收配合共同实现木塔逐层面阔递减设计。     

高层古建筑木结构--应县木塔现状结构评价

位于山西省应县、建于公元 10 5 6年、高度为 65 86m的应县木塔 ,由于材料受化学、物理、生物等的侵蚀 ,结构受地震、大风、竖向载荷及人为损坏等 ,面临修缮与加固。对其结构的详细评价成为修缮加固的基础。(1)根据实测结果分析了木塔构件及整体变形 ,对残损严重的二层平坐层变形进行了详细讨论。 (2 )以变形、残损和构件承载能力为依据对各类构件进行了可靠性等级划分 ,分析了其分布特征及构件和整体的残损状态。 (3 )根据应县木塔 1 10模型拟动力试验结果 ,得到结构非线性恢复力曲线 ,利用能量等效原则分析了木塔弹塑性地震反应 ,划分并标定了木结构地震损坏等级和参数 ,评价了木塔在不同地震烈度下的损伤程度     

天地圆方塔像合一——应县木塔室内空间与塑像群构图比例探析*

应县木塔各层皆设有塑像,目前仍存 26 尊,整座木塔仿佛一座沿垂直方向层层垒叠的立体佛寺。木塔的室内空间设计在很大程度上乃是为各层塑像“量身定做”。本文在前人研究基础上,通过对应县木塔的建筑和各层塑像 (包括首层壁画)进行测绘,结合对测绘图的几何作图与实测数据分析,发现并指出： 第一,应县木塔各层的室内空间与塑像群之间,有着极其清晰的构图比例,尤其体现在各层层高与佛像高度的比例关系上。 第二,木塔每层塑像群内部,各像之间也存在清楚明了的比例关系。 第三,全塔 26 尊塑像几乎每一尊塑像自身也有着十分经典的构图比例,并且按照不同类型有着明晰的规律。 第四,木塔三、五层佛像通高之和,二、四层佛像通高之和,与首层大佛通高呈 3∶4∶5(即“勾三股四弦五”)比例关系,并与各层像设布置所反映的佛教教义、仪轨契合。第五,木塔首层大佛通高不仅是各层佛像通高的模度,也是木塔建筑的模度之一,等于木塔总高(不含台基) 的 1/6。 从上述分析中可以总结出应县木塔室内空间与塑像中运用最多的几种经典比例,包括 、3∶2、5∶3(或 8∶5)以及9∶5,其背后蕴含着丰富的文化内涵：诸如《周髀算经》《营造法式》等古代文献所载“圆方图”“方圆图” 等所反映的“天圆地方”的宇宙观;《周易》中的“参天两地而倚数”“九五之尊”等观念;并且很可能与佛教密宗的 “曼荼罗”图式、西方的“黄金分割比”等有所关联,值得深入探究。     

木结构双参数地震损坏准则及应县木塔地震反应评价

根据应县木塔层间模型(比例为110)的拟动力试验结果,考虑材料性能劣化和残损状态,得到了木塔实体结构四线型非线性恢复力模型;根据能量等效,分析计算了在选择的地震波作用下相应层的最大位移及不同损坏状态下各层的耗能;提出古建筑木结构的双参数地震损坏准则,初步划分了震害等级及标定参数。通过对地震引起的残损指标的计算,指出在烈度8度的地震影响下,应县木塔二、三层有倒塌的可能;在烈度7度的地震影响下,这两层可能产生严重破坏。发现在地震作用下,木塔各层倾斜和残损部分耗能能力的降低是木塔损坏加剧的重要因素。     

应县木塔普柏枋和梁栿节点残损机理分析

应县木塔式建于辽清宁二年（1056年）,高67．31m,是世界上现存木结构古建筑中具有如此规模和历史的文物建筑孤例。 应县木塔本体是将1～2层的殿堂结构依次叠合而成,67．31m的高度使木塔自重大大增加,致使构架及构造节点压缩下沉,总值近860mm,其中普柏枋节点处的压缩总量达到281mm。应县木塔第1次大规模修缮距木塔建成仅137年,其原因即为普柏枋端头压碎和柱头劈裂。     

应县木塔结构问题研究现状综述#

中国古建筑是华夏文明的重要组成部分,以其特有的历史、艺术和科学价值相继被列为文物保护单位,是我国乃至世界的宝贵文化遗产。应县木塔是中国现存最高最古的一座木构楼阁式塔,距今已有 960多年的历史,无论是局部构件还是整体结构,都存在着不同程度的残损。本文从对应县木塔的勘察测绘、结构监测、试验与计算、整体结构受力性能、修缮加固等方面,总结了 80 多年来数十家单位与多位学者们的研究成果,以期为今后应县木塔及古建筑保护研究提供参考。。     

应县木塔动力特性原位试验及有限元分析

为研究现有变形状态下应县木塔的动力特性,采用941B型传感器和INV3060S型采集仪对木塔各层明层柱头、柱脚东西方向和南北方向的脉动信号进行原位测试试验和数据采集.通过峰值拾取法与随机子空间法相结合的方式,分析得到了木塔前7阶的自振频率、振型及阻尼比.考虑到木塔的变形较为严重,利用大型有限元分析软件ANSYS建立损伤...     

激光雷达技术在应县木塔形变分析中的应用

为了更好地对应县木塔进行保护,需要分析其形变程度,了解木塔的健康状况,进而制定科学的保护方案。利用地面激光雷达、高精度全站仪等测量传感器,通过激光雷达扫描和全站仪控制测量相结合的方案采集监测数据。首先对采集的点云数据进行预处理,外部点云采用整体配准算法进行配准,通过特征进行粗配准和迭代最近点(ICP)算法进行精配准的两次配准,配准后根据控制点完成内、外点云坐标转换,通过罗德里格矩阵求解空间转换参数,最终得到绝对坐标系下的整体点云模型。对点云模型进行多种剖切,测量出柱子的倾斜角度、偏移距离以及整体倾斜角度等数据,定量分析单柱、单层及整体的形变。结果表明:应县木塔各层柱子都存在形变,木塔第2层形变较大,其中M2W23号柱子倾斜最严重; 各层均向东北方向有不同程度的倾斜,西南面柱子的位移量普遍较大; 从整体上看,木塔向东北方向倾斜并存在着复杂的扭转变形,木塔西侧由南向北发生顺时针扭转,东侧由南向北发生逆时针扭转; 应县木塔正处于严重的形变中,急需进行保护。     

应县佛宫寺释迦塔的自重估算

应县木塔是我国现存最古老的高层木结构建筑，世界闻名。距今已九百多年。木塔上采用的材种为红杄、较红松更为坚硬、油脂大、耐腐性强。加之木塔地处高寒的雁北地区，气候干燥，易于木材的保存，又由于木塔结构合理，基础处理得当，得之保存至今，确实难能可贵。将木塔用材进行了自重估算。为今后进一步研究木塔的结构组合、力学原理、抗震性能以及地基的处理提供资料。应县木塔自重按照分层分构件计算再合计计算的方法。同时还要核算塔内逐层都设置佛像以及瓦顶重量。计算以静荷载为主，活荷载不计算在内。在估算过程中，对木塔的各种构件进行了一次详细的统计。     

关于亟待加强应县木塔消防基础设施建设的论证与思考

论述了应县木塔保护的重要性和消防安全的迫切性 ;探讨、论证了应县木塔消防站及配套给水工程项目建设的目标、提出的背景、可行性研究以及站址选择、建设内容、项目建设的紧迫性等方面问题     

应县木塔主要病害分析

应县木塔存在诸多病害.本文根据已有测绘与调查资料,分析了各种病害对木塔的危害程度,指出目前威胁木塔存在的主要病害是塔身内外柱网扭曲引起的单柱倾斜.由于此病害,木塔已处于非常危险的状态.拯救应县木塔,必要前提是止住柱网扭曲变形的发展,或有所恢复.本文可供木塔确定修缮方案参考.     

应县木塔 经世绝伦

“沧州狮子应州塔,正定府的大菩萨”,说的是中国历史上留存后世的三件古建精品。应州塔,即山西应县佛宫寺释迦塔(俗称应县木塔),不仅是佛教文化的精品,而且把中国古代的木构建筑艺术发挥到了淋漓尽致的地步。结构精巧应县木塔始建于辽清宁二年(公元1056年),即辽代中兴的道宗初年,于金明昌六年增修(公元1195年),明成化七年重妆(公元1471年)。因其“奉敕建造”,故而“规模宏敞,八面玲珑,远眺百余里,称宇内浮屠第一。”木塔平面八角型,高九层,其中有四个暗层,所以外部看来只有五层;再加最下层的重檐,共有六层檐。塔高67.3米,底层直径30.27米。…     

世界最古老木塔有何“长寿”秘诀？

山西省应县佛宫寺释迦塔（俗称应县木塔）是目前世界上最高、最古老的全木结构佛塔。2008年9月5日,是应县木塔建成952周年。历经近千年的风雨雷电和多次地震、战火,为何一个木结构建筑至今屹立不倒？     

古塔明珠——应县木塔

山西省应县“佛宫寺释迦塔”俗称“应县木塔”，是全国重点文物保护单位。它在我国建筑史上有重要位置．而且历经千年而完好保存至今，备受史学界和建筑界的关注。     

山西应县木塔在地震科学研究中的地位和意义——兼谈应县木塔维修方案的意见

2001年6月,国家文物系统通过电视媒体,向全国公开征求维修山西应县佛光寺释迦塔(应县木塔)的方案,这无疑是件大好事,这座历经946年历史沧桑的世界现存最高、年代最老的木结构建筑将得到有效保护。应县木塔是我古建筑的珍品,具有重要的、不可替代的文化、科学和历史价值。正确而     

应县木塔经世绝伦

“沧州狮子应州塔，正定府的大菩萨”，说的是中国历史上留存后世的三件古建精品。应州塔，即山西应县佛宫寺释迦塔(俗称应县木塔)，不仅是佛教文化的精品，而且把中国古代的木构建筑艺术发挥到了淋漓尽致的地步。