【摘 要】
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木结构古建筑是我国古代建筑的优良代表,尤其以楼阁式古建筑为最,是东方文明智慧结晶的重要体现,其重要的科学性值得我们研究学习。本文拟就我国木结构古建筑的一种建筑形制,即楼阁式高台基木结构古建筑进行分析研究,以山东聊城光岳楼和甘肃嘉峪关光化楼为例,通过ABAQUS有限元软件建立相应的分析模型,依据有限元的数值计算结果来分析高台木构古建筑的抗震性能。楼阁式高台基木结构古建筑与普通木结构古建筑的区别在于其
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木结构古建筑是我国古代建筑的优良代表,尤其以楼阁式古建筑为最,是东方文明智慧结晶的重要体现,其重要的科学性值得我们研究学习。本文拟就我国木结构古建筑的一种建筑形制,即楼阁式高台基木结构古建筑进行分析研究,以山东聊城光岳楼和甘肃嘉峪关光化楼为例,通过ABAQUS有限元软件建立相应的分析模型,依据有限元的数值计算结果来分析高台木构古建筑的抗震性能。楼阁式高台基木结构古建筑与普通木结构古建筑的区别在于其拥有高台基。本文在对传统的古代楼阁式木作结构的构造特点进行分析后,结合相关文献对木结构古建筑进行了力学特性的理论研究分析和抗震机理的研究分析。其次,本文对高台基木结构古建筑的发展与历程进行了简单的叙述。在此基础上,结合木结构的构造特点和力学特性,通过ABAQUS软件平台分别建立了光化楼与光岳楼的上部木结构、木结构-高台基(整体结构)三维数值分析模型,其中柱础与木柱的连接形式采用CARTESIAN单元来模拟实现摩擦滑移;斗栱与榫卯节点因其半刚性特点而由BUSHING单元模拟;厚重屋盖的质量、刚度普遍较大,故而采用点质量与点荷载的方式进行模拟。本文研究内容和主要结论为:通过对上部木结构进行静力分析,可知光化楼、光岳楼结构布置合理、均匀,不同模型的各部分构件的最大应力值远未达到其材料强度,光化楼、光岳楼木结构建筑各部分在正常使用状态下有较大的强度裕度,光化楼、光岳楼所用木材基本处于弹性阶段。通过分别对光化楼与光岳楼木结构模型进行模态分析与时程分析,得出了该类建筑的动力特性及地震反应规律,揭示了古代多层大式木作结构与小式木作结构的整体抗震性能,体现出“以柔克刚”的防震理念。通过对数据分析与整理,也为其他同类建筑的保护研究、加固方案提供理论和技术方面的参考。通过对光化楼整体结构和光岳楼整体结构进行时程分析,得到了光化楼与光岳楼在高台影响下的地震反应特点和结构各层的动力放大系数,并且将其结果与木结构在水平地震作用下的动力响应做对比,可知与木结构相比,柱脚隔震特性有所削弱,而榫卯间耗能减震特性、斗栱仅起到装饰作用等特点均有良好的发挥作用。
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