【摘 要】
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木结构作为一种传统的建筑形式,在我国已有数千年的历史,现存为数不多的木结构建筑也已成为我国重要的文化遗产。由于自然环境和人类活动等因素的影响,现存木结构大都存在不同程度的残损,对残损木构架的研究、修缮和保护是每一位古建筑科研工作者的责任,也是亟待进行的工作。本文采用ABAQUS有限元分析软件,参照宋《营造法式》建立了四等材木构架模型,进行了水平单调加载倾覆模拟试验和简谐波作用下的动力响应,分析了柱
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木结构作为一种传统的建筑形式,在我国已有数千年的历史,现存为数不多的木结构建筑也已成为我国重要的文化遗产。由于自然环境和人类活动等因素的影响,现存木结构大都存在不同程度的残损,对残损木构架的研究、修缮和保护是每一位古建筑科研工作者的责任,也是亟待进行的工作。本文采用ABAQUS有限元分析软件,参照宋《营造法式》建立了四等材木构架模型,进行了水平单调加载倾覆模拟试验和简谐波作用下的动力响应,分析了柱脚残损和地基不均匀沉降的影响。具体研究成果如下:(1)柱脚残损导致木构架峰值荷载、极限荷载、极限位移及刚度降低,并且降低幅度随着残损程度增大而增加;柱脚残损影响木构架运动过程中的能量转化,残损增大使得弹性应变能和摩擦耗能占比增加,重力势能占比减小,最大降幅达6.15%。(2)反向加载(向沉降端加载)时,木构架峰值荷载、极限荷载及刚度均降低,并且降低幅度随着沉降量的增大而减小,但极限位移随沉降量的增加而增大;地基沉降对木构架运动过程中的能量转化同样造成影响,随着沉降量增加,弹性应变能占比下降,摩擦耗能占比增加,最大增幅达7.5%,重力势能占比随沉降量增加而下降。(3)柱脚残损木构架在简谐波加速度幅值为50gal时,柱顶加速度大于柱底加速度,放大系数大于1,而100gal、150gal时,放大系数小于1,木构架在加速度幅值较大时减震效果较好;柱顶相对位移随输入简谐波频率的增加而增大;层间位移角随残损程度的增加而增大,最大达到1/8(0.5Hz-150gal,50mm)。(4)地基沉降量增加使得木构架柱顶加速度放大系数减小,最小为0.11;木构架层间位移角随地基沉降量增加而增大,最大可达1/17(50gal-0.5Hz,100mm),远超过限值1/30,但结构并未发生倾覆破坏,说明木构架具有良好的变形能力。
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