斗栱是中国古代木结构的独特结构形式，它外形优美，具有良好的承载能力和减震、隔震性能。掌握斗栱的构造特点和斗栱各组件如何合理制作，研究斗栱在竖向荷载作用下各组件的传力机理对整体上把握古代木构的力学特征至关重要。然而，以往国内外关于斗栱的研究建筑艺术方面的偏多，结构力学性能方面的少，结合工程实例的斗栱足尺试验研究更是未见到报道。本文结合应县木塔的维修保护工作，对斗栱的构造进行了解读，选取具有代表性的斗栱，采用试验研究和数值分析相结合的方法，对斗栱的构造特征、制作工艺、传力机理进行了较为深入的研究与探讨。主要内容包括：
　　(1)根据《营造法式》的命名规则对应县木塔斗栱的构造特征进行了详细解读，得出了应县木塔斗栱的几何构造类型，在此基础上结合斗栱的受力特点归纳出了斗栱的结构类型，对二层明层柱头斗栱进行了构造分析，揭示其隐蔽构造，对其内部构造加以认识。
　　(2)设计了应县木塔二层明层柱头斗栱的试验模型并进行了斗栱的制作。归纳总结了斗栱的施工工艺，计算了斗栱的材料利用率，形成了斗栱估料、算料方面的初步经验，可以作为有关斗栱施工的参考与依据。
　　(3)首次进行了应县木塔二层明层柱头斗栱1:1足尺模型的竖向静力力学性能试验，考察该斗栱在上部结构重力荷载作用下的传力机理和变形特点，为斗栱的安全性评估提供依据。
　　(4)在合理的木材材料特性和接触滑移模型基础上，建立了二层明层柱头斗栱的ABAQUS三维数值模型，对试验和数值模拟的结果进行了比较分析，并在此基础上对上述斗栱的传力路径和变形特点进行了分析。