经过五千年文化的发展,中国古建筑形成了与欧美建筑迥然不同典型的独特风格。但由于古建筑特殊的建筑材料以及特殊的建构方式,所以在对古建筑进行科学研究的过程中,存在许多难度,并有一些条件的限制,使得古建筑科学研究方面的资料相对历史和艺术方面的较少。 本文经过对建筑历史及考古资料整理分析,结合国内现存的西安东门城楼城墙结构。通过数值模拟方法,研究分析了中国木结构建筑和砌体结构建筑这一独特的结构体系。同时对木结构和砌体结构的形成历史、发展演化过程,基本结构原理、构造方式和结构功能意图进行了分析。本文主要对西安东门城楼城墙进行了以下研究: (一)依据对古建筑木结构和砌体结构的力学分析,对古建筑结构进行了科学的简化。结合大型工程有限元计算程序ANSYS,将古代城楼和城墙通过节点耦合起来作为一个整体结构研究。其中,有限元中的简化计算模型是:对于城楼木结构,将柱与柱础简化为铰接形式;梁与柱的连接简化为空间杆单元,之间加入弹簧单元作为半刚性连接;考虑到古建筑木结构大屋顶的特殊性及复杂性,将屋面重量折算成集中荷载和集中质量作用于柱顶。对于城墙砌体结构,将古城砖和土体分别定义成不同材料属性的实体单元。 (二)对西安东门城楼城墙进行了弹塑性的有限元研究中,主要有:首先对结构进行了自重作用下的静力分析,证明了结构的破坏并非是材料的屈服,而是