中国木结构古建筑变形监测点布设研究

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在世界建筑发展史上,以木结构建筑为代表的中国古代建筑具有鲜明特点和重要地位。遍布全国的中国古代建筑遗存,是研究中国古代政治、经济、文化的重要历史资料,也是文化遗产保护的重要标的。但是,漫长的历史变迁和复杂的自然变化过程中,在人为和自然力的作用下,这些古建筑遗存普遍存在严重的变形和损坏。针对木结构古建筑的保护和研究,一代代遗产保护工作者筚路蓝缕、前赴后继,做了大量基础性工作,开展了大量相关研究,也取得了丰硕的成果。但是,审视这些研究成果会发现:关于木结构古建筑变形监测的研究还略显薄弱,许多基础性问题还未能说清楚,极大地制约着古建筑预防性保护工作的稳步推进和深入开展。为解决制约中国古建筑遗产预防性保护工作的这一瓶颈性问题亟须开展木结构古建筑变形监测相关研究工作。本文在梳理相关历史文献、技术规范、行业规程等的基础上,总结了中国木构古建筑的特征和力学特点,分析了中国木构古建筑的变形破坏形式和变形监测基本需求,选取沈阳故宫崇政殿(硬山)、蓟县独乐寺山门(庑殿)、北京香山团城松堂(歇山)典型代表,开展了精细测绘、构件节点简化,在此基础上利用ABAQUS有限元软件进行了变形模拟,然后基于模拟成果梳理了木构古建筑变形监测点布设的相关原则和方法,并结合沈阳故宫崇政殿变形监测数据对模拟成果进行了验证分析。主要研究成果如下:(1)基于木构古建筑的结构、用材、破坏形式分析,提出:木构古建筑刚度较小,更容易产生变形,现行《建筑变形测量规范》等规范相关规定不适用于柔度较大的中国古代木构古建筑变形监测中。(2)通过中国古代三种典型木构建筑(崇政殿、独乐寺山门、团城松堂)的变形模拟,指出:木构古建筑的变形薄弱位置不仅与屋顶组成形式有关,还与建筑的出檐大小等诸多因素有关。(3)基于前述研究,提出了典型木构古建筑沉降、水平位移、挠曲、倾斜等变形监测点的布设位置选择基本原则。
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