Experimental study on mechanical properties of small clear specimens of aged Tibetan populus cathayana

藏青杨是藏式古建筑木结构的常用材料，但目前对该种材料的力学性质研究不足，尤其是藏式古建筑中的藏青杨旧材。为此，通过对锯解自一根典型藏式古建木结构旧梁的无疵试样进行力学测试，得到了藏青杨旧材的力学性质参数。研究表明：高宽比为1∶3试样的径向、弦向局部抗压强度较全截面抗压强度分别提升33.8%和64.2%；对于文中使用的小尺寸受拉试样，试样的锯解方式对抗拉性质影响较大；在考虑强重比的情况下，对于大多数藏式木结构构件，落叶松是更为合适的替换用材，而若仅需要对横纹径向受压构件进行替换时，红松则更合适。此外，通过试验得到的藏青杨旧材弹性常数也可作为藏式古建筑木结构仿真建模和有限元分析的基础。     

古建筑旧木材材料性能试验研究

由于木材材质的特殊性,中国古建筑木结构在外界因素影响下,其物理力学性能发生较大变化.通过对古建筑旧木材及对比新木材的材性试验,得到了旧木材各项力学指标的变化趋势.试验表明:与新木材相比,旧木材的顺纹抗压强度、横纹强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均有所降低,其中,横纹抗压强度降低幅度最大,顺纹抗压强度降低最小;同时,分析了含...     

古建筑木结构老化问题研究新思路

在分析木材易老化腐朽的特点,从及中国古建筑木结构研究中存在问题的基础上,设计了通过接种木材腐朽菌,对木材进行加速腐朽的试验,在试验中得到腐朽木材的失重率和各种材料强度.分析表明:通过木材加速腐朽试验,可以得出各腐朽等级木材的物理力学性质以及衰减变化规律,为木材腐朽分级定量化提供依据;用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑试验研究中旧木材缺乏的问题,并能保证木材材质的一致性,使腐朽后的木材和新木材具有可比性.试验方法对中国古建筑木结构进行了系统的研究,具有重要的参考价值.     

某古民居改建工程中木结构构件修缮方法

通过上海某古民居改建工程建设实践,归纳总结了古建筑木结构构件修缮中,在勘查校核、材料选用要求、修缮范围、防腐处理和修缮方法等方面的体会,以求达到古建筑木结构修旧如旧、保持原有建筑形制、构造刚柔、材料生态等传统建筑特征;以存其故、延年益寿并添加现代元素之目的。可供同类改建工程借鉴。     

古建筑木结构修缮加固技术研究

经过数千年的发展和演变,古建筑木结构已成为我国乃至世界建筑艺术中的宝贵遗产。对古建筑木结构常见破坏形式进行了阐述,如腐朽、虫蛀、开裂、拔榫、弯垂等。在此基础上,归纳了木结构传统修复加固技术,如对糟朽构件采用剔补、墩接等方法,对开裂构件采用嵌补法,对发生拔榫破坏的榫卯节点用铁件拉结,对弯垂构件进行压平、支顶等方法;总结了现代加固技术,将加固对象按照主要受力构件加固分为木梁、木柱及榫卯节点等,并从性能方面分析采用纤维复合材料等现代加固技术对主要受力构件的加固效果。     

新型玉米秸秆重组材抗压性能参数试验研究

玉米秸秆重组材是在保留玉米秸秆原有纤维组织,通过重组工艺过程生产的新型代木结构材料,具有强度高、耐腐蚀性、来源广泛、防虫防潮、环保节能等优点。通过对玉米秸杆重组材的顺纹抗压强度、横纹抗压强度以及顺纹抗压弹性模量的试验研究,得到玉米秸秆重组材3个方向的抗压强度均高于GB/T50329—2012《木结构试验方法标准》中方木和原木的最高抗压设计强度,且其具有一定的弹塑性,但总体属于脆性材料,可以代替木材充当结构材的新型代木材料。     

古建筑木结构典型拼合构件抗弯性能计算方法研究

古建筑木结构中存在许多小件拼大件的拼合构件,为研究这些拼合构件抗弯性能计算方法,给古建筑木结构拼合构件的结构性能评估和加固修缮设计提供理论依据。首先对古建筑木结构拼合构件的实际工程做法进行调研,根据实际做法提出三种典型的受弯拼合构件计算模型。结合理论公式推导,选取截面高度h与截面直径D作为优化参量,分析这三种典型受弯拼合构件抗弯强度的变化并探讨其优化做法,结果表明:在进行拼合檩、拼合三架梁和拼合五架梁的截面设计时,优先选择上下截面高度比为1的上下件进行拼合,其抗弯强度比正常范围内其它上下截面高度比的拼合构件分别最大提高32.90%、9.39%和46.13%。研究成果可为古建筑木结构拼合构件的抗弯计算提供理论基础和计算依据。     

5种木材横纹局部承压性能试验研究

针对古建筑木结构保护修缮特点,对5种木材的横纹弦向、径向以及斜向局部压缩破坏过程进行试验观察并分析。结果表明:木材局部承压破坏时横截面产生水平裂缝,承压板两侧木材起翘突出,直接承压部分密实化;针叶树种横纹局部承压力-位移曲线为具有平台段的3段式曲线,阔叶树种横纹局部承压力-位移曲线则不具有明显的平台段;针叶树种横纹局部抗压强度与晚材率成正比关系;木材横纹局部抗压强度高于横纹全截面抗压强度。     

基于无损检测的残损古建筑木结构受力性能研究

硬山式是中国古建筑中最常见的形式。古建筑木结构在历经上百年之后存在不同程度的残损,为了建立更接近实际残损现状的有限元模型,并研究残损对古建筑木结构整体受力性能的影响,选取了北京某四合院民居中的硬山式古建筑木结构为研究对象。通过无损检测,确定了结构的残损类型和残损状况。基于无损检测结果,分别建立了结构的完好和残损有限元模型,对其进行了模态分析、静力计算和地震响应计算。最后,对影响结构频率的各残损参数进行了敏感性分析。研究结果表明：材料的老化、构件和节点的残损降低了结构的刚度和自振频率;在静力作用下,残损结构中构件的最大应力大于完好结构;在地震作用下,残损结构的最大加速度、最大位移和最大位移角均大于完好结构;各残损参数中材料弹性模量对结构频率的影响最大,榫卯拉压刚度的影响最小。     

基于神经网络模型的木结构古建筑实测环境荷载与应变特征关联性分析

为研究环境荷载下木结构古建筑的应变特征,利用光纤光栅传感技术建立了保国寺大殿健康监测系统.针对服役期间采集的海量监测数据,使用神经网络模型进行特征分析,分别得到了气温、风速和结构应变的相关关系.采用相关性分析方法,得到了环境荷载对大殿各主要构件的具体影响系数.结果表明,木结构古建筑构件应变变化主要是由环境温度引起的,外...     

中国古建筑木结构模型的振动台试验研究

通过一殿堂木结构 1∶3 5 2模型的模拟地震振动台试验 ,研究了结构动力特性及地震反应的变化规律。将榫卯和斗拱的力学模型比拟为变刚度弹簧单元 ,进行了动力时程分析。结果表明 ,由于大震下柱底与础石的滑移和榫卯与斗拱的摩擦阻尼作用 ,大幅度减少了上部结构的地震响应。因此 ,中国古建筑木结构具有良好的耗能与减震性能 ,它所蕴涵的受力机理 ,对现代建筑也有一定的借鉴作用。     

唐五代建筑材等与平面主要尺度特征关联性研究

本文搜集宋《营造法式》之前唐五代木构建筑遗存中的典型实例,研究材等与平面各主要尺度特征的关联性。探究建筑材等与建筑当心间、步架均值、外檐出跳均值等平面主要尺度的相关性,初步推论：唐五代木构建筑中,建筑的材等等级与当心间,有成正比的趋势。材等与步架比值在8.85~16.94 的范围内,材等与外檐出跳比值在 2.03~3.75 的区域范围。为古建筑营造尺度规律的研究提供一定的参考。     

苏北金字梁架及其文化意义

广泛应用于苏北传统建筑中的金字梁架,是区别中国古建筑抬梁、穿斗、井干三大结构体系之外的一种特殊的木构体系。本文在广泛调研的基础上,分析其梁架形式、受力特点和构造做法,并进而初步探讨了金字梁架的起源,揭示其文化意义及在中国古代建筑史研究中的重要价值。     

基于环境激励的藏式古城墙动力特性研究

藏式古城墙具有很高的历史文化价值，但历经数百年风雨侵蚀后，普遍存在较严重的病害，影响其安全性能。为获取藏式古城墙的动力特性，进而为藏式古建筑性能的精准评估提供重要依据，采用环境激励法对某藏式古城墙进行现场动力测试。基于环境激励数据，利用协方差驱动的随机子空间法进行模态参数识别。通过一经典算例验证该方法识别模态参数的精度。同时结合随机减量技术及协方差随机子空间方法，得到城墙平面外振动的频率、振型与阻尼比。最后，考虑阻尼比机理复杂、识别误差较大的问题，基于卡美罗下界(Cramer-Rao lower bound)对城墙阻尼比进行进一步精确估计，从而得到变异性更小的阻尼比识别结果。以E段城墙为例，卡美罗下界法比基于随机减量技术的随机子空间法、节约时域法识别阻尼比的离散性更小，变异系数分别从0.273、0.290减小到0.046。     

Advances in structural mechanics of Chinese ancient architectures

Chinese ancient architectures are valuable heritage of ancient culture of China. Many historical building have been preserved up to now. The researches on the structural mechanics of ancient architectures show the different aspects of structure and mechanics. Systematical studies on the structural mechanics of ancient architectures have been carried out at Xi’an Jiaotong University since 1982. It is related with the need of repair of some national preservation relics in Xi’an. These studies include: 1) Ancient wooden structures including three national preservation relics Arrow Tower at North City Gate, City Tower at East City Gate, and Baogao Temple in Ningbao, Zhejiang province. 2) Ancient tall masonry building, the Big Goose Pagoda and Small Goose Pagoda in Xi’an. 3) Mechanical characteristics of ancient soil under foundation and city wall; the influence of caves in and under the ancient City Wall on the stability of the wall. 4) The typical Chinese ancient building at the center of city: the Bell Tower and Drum tower. 5) The behavior of Dou-Gong and Joggle joint of Chinese ancient wooden structure. 6) The mechanical behavior of ancient soils under complex stress state. A new systematical strength theory, the unified strength theory, is used to analyze the stability of ancient city wall in Xi’an and foundation of tall pagoda built in Tang dynasty. These researches also concern differential settlements of Arrow Tower and resistance to earthquake of these historical architecture heritages. Some other studies are also introduced. This paper gives a summary of these researches. Preservation and research are nowadays an essential requirement for the famous monuments, buildings, towers and others. Our society is more and more conscious of this necessity, which involves increasing activities of restoration, and then sometimes also of repair, mechanical strengthening and seismic retrofitting. Many historical buildings have in fact problems of structural strength and stability; the need for further studies on structural mechanics and materials is definitely growing.     

基于Gustav法的木结构古建筑群火灾风险评估

为了研究大型木结构古建筑群的火灾风险,深入西江千户苗寨、郎德上寨、大利侗寨、肇兴侗寨等大型木结构古建筑群开展实地调研,并归纳总结了大型木结构古建筑群的火灾危险性特点.结合上述火灾危险性特点,构建了基于Gustav法的大型木结构古建筑群火灾风险评估模型,并应用此模型对西江千户苗寨进行火灾风险评估:使用层次分析法确定了11...     

古建筑修复用熟石灰性能优化及机理研究

研究了矿渣、循环流化床锅炉燃烧脱硫灰(CFBC脱硫灰)和硅灰对熟石灰性能的影响及作用机理,并与理想的古建筑修复材料——强度等级为NHL2的天然水硬性石灰(简写为NHL2)进行性能对比,探讨了改性熟石灰用于古建筑修复的合理性.结果表明:由于火山灰反应及对熟石灰微观结构的影响,矿渣、CFBC脱硫灰和硅灰均可明显改善熟石灰的力学性能、防水性和耐候性;与NHL2相比,掺矿渣的熟石灰力学性能、防水性、耐候性和柔性均有所提高,掺CFBC脱硫灰的熟石灰性能优势较小,掺硅灰的熟石灰抗压强度和耐候性能较好,但防水性和柔性较差.在古建筑修复中,可利用质量分数为20%的矿渣作为熟石灰的添加剂.     

Investigation of fibre reinforced mud brick as a building material

Most of the buildings in the rural areas are made out of limestone, low quality traditional concrete brick and adobe. But these materials do not have sufficiently high compressive strengths. In the present research, an earthquake-resistant material with high compressive strength has been sought. To this end, the mechanical properties of certain combinations of fibrous waste materials and some stabilisers were investigated thoroughly and some concrete conclusions were drawn. It was concluded that the interface layers of fibrous materials increased the compressive strength and a certain geometrical shape of these layer materials gave the best results. The mix proposed satisfies the minimum compressive strength requirements of ASTM and Turkish Standards.     

云南藏区木结构民居特征分析

对云南藏区的民房及宗教建筑的类型作了介绍,并对其建筑结构形式进行了总结,同时分析了云南藏区村寨的规划特色,为古建筑学、民族学、旅游文化发展研究等方面提供了参考依据。