应县木塔柱架节点受力性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxxxx20090818
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应县木塔全名佛宫寺释迦塔,坐落在山西省应县城西北角的佛宫寺内,始建于公元1056年,是我国现存最古老最高的木结构楼阁式建筑。在经历千年之后,木塔仍然屹立不倒,向世人展示着我国古代建筑的高超技艺。但由于自然灾害作用以及人为破坏,木塔受损严重,亟待修复。节点连接是木结构的关键问题之一。应县木塔柱架节点只有两类,一类为梁柱节点,即柱上端与阑额、普拍枋的连接节点;另一类为柱脚节点,即柱下端与斗拱的连接节点,也叫“叉柱造”。柱架节点的构造又随柱的位置(平柱与角柱)有所变化。本文选取应县木塔的柱架节点为研究对象,以木塔二层明层角柱梁柱节点以及柱脚节点为原型,制作了4个1:3.4缩尺节点模型,分别进行了水平低周循环加载试验。通过试验获得了节点的破坏模式、滞回曲线以及骨架曲线。对缩尺模型所用的木材进行了系统的材性试验,测定了该木材的弹性常数、强度、摩擦系数等参数。这些结果不仅为有限元分析提供了充足的参数,而且可以为类似的试验提供参考。基于ABAQUS建立了试验模型的精细化有限元模型,对试验过程进行了数值模拟,模拟结果与试验吻合良好,从而验证了有限元模型及计算方法的正确性。进而建立了应县木塔梁柱节点与柱脚节点原型的精细化有限元模型,通过数值模拟分析了各个柱架节点的抗弯承载性能以及抗震性能,拟合得到了柱架节点的弯矩-转角关系式,并且给出了各节点的恢复力模型,为应县木塔结构的整体精细化建模分析提供了依据。本文还对木塔柱架节点的失效模式进行了归纳,并且提出了加固设想。
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