国家文物局文物保护科学和技术研究课题(20110123)
- 作品数：19 被引量：257H指数：10
- 相关作者：谢启芳赵鸿铁薛建阳张风亮郑培君更多>>
- 相关机构：西安建筑科技大学学研究院华南理工大学更多>>
- 发文基金：国家文物局文物保护科学和技术研究课题国家自然科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 古建筑木结构燕尾榫节点弯矩-转角关系理论分析被引量：26
- 2014年
- 基于燕尾榫节点受力机理的分析,对燕尾榫节点的转动弯矩进行了理论分析,推导了燕尾榫节点弯矩-转角理论计算公式,并与试验结果进行了对比分析,理论分析结果与试验结果吻合较好;在计算公式的基础上,对燕尾榫节点转动弯矩的影响参数进行了分析,结果表明:在一定范围内,随着摩擦系数的增大,燕尾榫节点的转动弯矩和初始转动刚度也逐渐增大;当摩擦系数超过0.5时,节点的初始转动刚度增加幅度逐渐减小;榫头长度和榫头的"收乍"角度的增大均能够提高燕尾榫节点的转动弯矩以及初始转动刚度;榫头高度的增大能够一定程度地提高燕尾榫节点的转动弯矩,但对节点的初始转动刚度影响不大。所得结果可为古建筑木结构的受力分析提供依据。
- 谢启芳杜彬张风亮郑培君许清风
- 关键词：古建筑木结构受力机理弯矩-转角关系转动刚度
- 西安鼓楼抗震性能分析被引量：1
- 2012年
- 分析了西安鼓楼的防震构造,建立了鼓楼上部木结构的三维有限元模型,并对有限元模型输入Elcentro波(加速度峰值400gal)作为地震激励,进行了柱根和柱顶的位移及加速度曲线等分析.结果表明:防震构造有利于鼓楼的抗震,鼓楼柱础与木柱的连接形式具有一定的隔震效果,上部木结构具有减震耗能的能力,鼓楼具有良好的抗震性能.
- 赵鸿铁马辉薛建阳张风亮张锡成
- 关键词：木结构抗震性能有限元分析
- 古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能试验研究被引量：28
- 2015年
- 斗栱是中国古建筑特有的形制,具有建筑装饰、传递荷载和耗能减震等综合作用。为研究叉柱造式斗栱节点的抗震性能,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作5个叉柱造式斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究叉柱造式斗栱节点的破坏形态、滞回特性、抗转动承载力、转动刚度、刚度退化和耗能等抗震性能,分析不同营造形式、不同竖向荷载等因素对斗栱节点抗震性能的影响以及双朵斗栱协同工作效应。试验结果表明:叉柱造式斗栱节点主要破坏形态是柱叉、散斗的劈裂,栌斗的开裂和受压屈服,枋弯曲断裂以及构件的分离与滑移。斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈"S"形,滞回环"捏缩"效应明显;双枋斗栱节点的滞回曲线对称性好,而单枋斗栱节点的正、负向滞回曲线显著不对称。斗栱节点弯矩-转角骨架曲线的发展过程可划分为基本弹性阶段、弹塑性上升阶段和平稳破坏阶段三个阶段,并根据试验结果建立斗栱节点的弯矩-转角简化计算模型。竖向荷载越大,节点抗转动承载力和转动刚度越大,根据试验结果建立斗栱节点转动刚度的竖向荷载影响系数计算公式。研究成果对我国叉柱造式古建筑木结构的保护具有重要参考价值。
- 谢启芳向伟杜彬郑培君吴波
- 关键词：古建筑木结构低周反复荷载试验转动刚度抗震性能
- 古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散准则的地震破坏评估被引量：13
- 2012年
- 为了掌握古建筑木结构地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,对震后古建筑木结构的破坏程度做出合理的评估,基于燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,将燕尾榫柱架和枓栱铺作层作为两个耗能构件,计算其在低周反复荷载作用下的"抵抗破坏潜能";根据古建筑木结构振动台试验,计算各工况地震作用下每一耗能构件所耗散的能量;基于构件的"抵抗破坏潜能"和各工况下的地震耗能情况建立耗能构件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找到各耗能构件破坏状态与整体结构破坏状态之间的关系,从而建立整体结构在不同地震作用下的破坏评估模型;应用该地震破坏评估模型,分别对燕尾榫柱架和枓栱铺作层和整体结构进行构件地震破坏评估及整体结构地震破坏评估,所得到的破坏系数能较好地反映各构件以及整体结构在不同地震作用下的破坏状态,研究结果可为古建筑木结构的抗震加固提供可靠的理论依据。
- 薛建阳张风亮赵鸿铁谢启芳隋张锡成
- 关键词：古建筑木结构能量耗散
- 碳纤维布与木材界面粘结性能的数值模拟被引量：1
- 2013年
- 随着碳纤维布在木结构古建筑加固领域的广泛应用,明确碳纤维布与木材之间的界面粘结力学性能是进行加固的前提和基础.主要结合碳纤维布-木材的单剪试验,对5个粘贴碳纤维布的试验木块采用AN-SYS有限元软件进行了非线性数值模拟,研究了碳纤维布粘结长度及宽度变化对极限粘结荷载的影响,分析了碳纤维布的应变分布规律以及界面粘结剪应力的分布特点和传递过程,并给出了试验值和计算值的误差分析.计算结果表明,采用的模拟界面粘结性能的有限元方法具有可行性.
- 薛建阳张风亮赵鸿铁谢启芳隋吴占景
- 关键词：碳纤维布粘结性能木材有限元
- 碳纤维布加固古建筑木结构模型振动台试验研究被引量：18
- 2012年
- 主要对按照宋代《营造法式》构造要求制作的古建筑木结构实体加固模型进行模拟振动台试验。选用三条地震波分别对结构模型的柱根、柱头、铺作、乳栿的位移、加速度响应、地震剪力以及榫卯节点的内力进行定量研究,并对结构的破坏形态、动力特性、扭转效应进行定性分析。研究结果表明:柱础的摩擦滑移、半刚性榫卯节点的转动以及枓栱铺作层的滑移使得结构模型地震响应大幅度减小,满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设计要求;结构模型最大剪力沿高度的分布出现在柱架层或柱础层,并非一定出现在结构的柱础最低层;得出榫卯节点不同工况下的转动弯矩最大值;由于高振型的参与以及质量和刚度不均匀分布,结构模型在400Gal后出现明显的扭转。
- 薛建阳张风亮赵鸿铁隋谢启芳
- 关键词：木结构碳纤维布振动台试验
- 单层殿堂式古建筑木结构动力分析模型被引量：8
- 2012年
- 殿堂式古建筑木结构由于其独特的构造特点而具有与现代建筑结构不同的抗震性能,现有的结构动力分析模型对于古建筑木结构不再适用。基于其水平地震作用下的受力性能及动力破坏形态,给出了关键构件的简化分析模型,将柱架简化为"摇摆柱",将枓栱铺作层简化为"剪弯杆";根据简化分析模型及整体结构质量分布情况,提出了单层殿堂式古建筑木结构的两质点"摇摆-剪弯"动力分析模型;结合构件试验以及动力学理论推导得到了动力分析模型不同受力状态下各参数的计算方法及适用范围,并与振动台试验结果进行对比。结果表明,提出的动力分析模型可以较好地反映单层殿堂式古建筑木结构在水平地震作用下的动力反应。
- 薛建阳张风亮赵鸿铁葛鸿鹏隋谢启芳
- 关键词：古建筑木结构抗震性能摇摆柱动力分析模型
- 古建筑木结构榫卯节点采用碳纤维布加固模型振动台试验研究被引量：21
- 2012年
- 对宋代殿堂式木构建筑心间缩尺模型已残损的燕尾榫节点用碳纤维(CFRP)布进行加固,并进行模拟地震振动台试验。选用El Centro波、Taft波、兰州波作为输入地震波,采用多点多指标同步测量柱根、柱头、斗栱的地震响应,对CFRP加固模型结构的破坏形态、动力特性、耗能能力进行分析。结果表明:CFRP加固模型的自振周期T的变化范围在0.53～0.67 s之间,阻尼比ξ的变化范围在2.8%～4.6%之间,随着地震激励的增加而增大;加固模型的动力放大系数β小于1,随着地震激励的增加而减小;模型的铺作层、柱础层通过摩擦滑移来耗能,柱架层的耗能能力最强,在模型整体的耗能、减震中起着主要作用。
- 薛建阳隋葛鸿鹏赵鸿铁张锡成张风亮
- 关键词：木结构碳纤维布振动台试验
- 残损古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能退化规律研究被引量：17
- 2014年
- 为研究残损叉柱造式斗栱节点的抗震性能及其退化规律,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作4个叉柱造式斗栱节点,并采用人工模型方法,模拟构件表面腐朽、虫蛀及裂缝等三类残损斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究残损斗栱节点的破坏形态、滞回性能、抵抗弯矩承载力、转动刚度、耗能及其退化规律。试验研究表明:残损叉柱造式斗栱节点的破坏形态与完好斗栱节点相似,残损节点模型的破坏更显著、更严重;残损斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈弓形,滞回环捏缩效应较小,层间滑移现象减弱;不同残损斗栱节点的抵抗弯矩承载力和转动刚度都有一定程度的降低;残损节点的耗能能力都有所提高;残损斗栱节点仍具有较好的变形能力和延性。初步建立了节点的残损度与其抗震性能退化之间的关系。研究成果对我国现存叉柱造式古建筑木结构的残损评估和保护具有重要参考价值。
- 谢启芳向伟杜彬郑培君
- 关键词：古建筑木结构残损低周反复荷载试验抗震性能
- 古建筑木结构直榫节点抗震性能试验研究被引量：35
- 2015年
- 为了研究不同形式直榫榫卯节点的抗震性能,参照《营造法式》及相关文献的构造要求,考虑不同榫头形式、不同模型比例、不同榫头伸出长度及不同材料对直榫榫卯节点抗震性能的影响,制作了14个T型直榫榫卯节点。通过直榫节点的低周反复加载试验,得到了不同形式直榫节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、转动刚度及其退化规律和耗能等性能。试验结果表明:直榫节点的破坏形态主要是卯口、榫头的挤压变形和榫头部分拔出,梁、柱无明显破坏;直榫节点弯矩-转角滞回曲线形状呈反‘S’型,单向直榫节点的滞回环对称且饱满度较好,透榫节点、半榫节点的正向和反向滞回曲线呈现不对称性且饱满度较差,半榫节点尤为明显;单向直榫节点、透榫节点的承载力和转动刚度较大且相差不多,半榫节点较小;单向直榫节点的承载力大致与模型比例的平方成正比,但不符合模型相似关系;单向直榫节点增加榫头长度有助于提高其转动刚度,但当榫头长度大于柱径时,其提高幅度减小;透榫节点的耗能能力好于单向直榫节点和半榫节点;不同木材种类对直榫节点的承载力、转动刚度等性能有明显影响;直榫节点的转角可以达到1/8rad,表现出良好的变形能力。研究成果可为古建筑木结构的抗震分析提供依据。
- 谢启芳郑培君崔雅珍钱春宇张风亮
- 关键词：古建筑木结构抗震性能低周反复加载试验
