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中国古建筑具有悠久的历史传统和光辉的成就,历经数千年的发展变化,结构形式多样,结构种类繁多,是中华文明的象征。中国是世界上地震多发国家之一,历史上的震害均较严重。许多古建筑虽经历了多次强震,然而却能傲然屹立并遗留至今,说明古建筑有良好的抗震性能。在漫长的历史岁月中,随着材料老化、人为作用和偶然事件等因素的影响,为确保在未来的时间里古建筑依然能正常使用,必须评估地震对其的作用。特别是汶川地震以后,在罕遇地震下如何确保古建筑的安全性是摆在工程技术人员面前的一道难题。古建筑与现代建筑不同,通常情况下不能用现代建筑的加固方法进行处理,而需要根据古建筑实际特点寻求合理可行的加固维修方法。据资料统计,河北省现存的古建筑群落为304处,文物数量与陕西省并列全国第一,因此对古建筑的抗震性能与加固方法进行研究具有十分重要的现实意义。
本课题在全面分析木结构及砖石结构古建筑的结构特性基础上,论述了殿堂式木结构古建筑地基及台基、柱脚节点、柱架的侧脚和生起、铺作层等构造做法的隔震、耗能减震机理,同时结合近年来古建筑震害的研究,总结了木结构古建筑和砖石古塔的震害特征和破坏原因。采用通用有限元软件ANSYS,按有限元法确定了木结构古建筑和砖石古塔的计算简图,利用时程分析方法对河北省内典型的古建筑进行抗震有限元计算,详细分析研究了古建筑损伤木结构的抗震性能及砖石古建筑结构裂缝的开裂发展过程。结合有限元抗震性能分析结果,介绍了木结构及砖石结构古建筑的抗震加固检测中的鉴定方法和加固方案,提出了利用玄武岩纤维布对古建筑进行抗震加固的措施。
本文的研究对有效保护我省各类古建筑和文物,为实现古建筑抗震性能的有效评估与合理的加固均有一定作用,在我省乃至我国必将得到越来越广泛的应用。