四川木结构古建筑斗栱的力学性能分析

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中国古建筑有着悠久的历史,因其独特的风格和历史意义在世界建筑之林画下了浓墨重彩的一笔。中国古建筑大多以木构架作为承重体系,在其发展过程中出现了一种独特的组合构件——斗栱。本文从斗栱的起源和发展对其结构功能的演变及规律进行总结,从构造特点和布置数量归纳了四川省木结构古建筑上斗栱的地域特征:“前繁后简”和“前密后疏”。射洪饶益寺大佛殿因其建造的历史背景而更具独特性,斗栱的构造形式及当心间补间铺作布置数量出现了多种情况,因此本文从大佛殿上斗棋的构造形式和布置数量入手进行分析研究,得到的主要结论如下:(1)利用ANSYS模拟饶益寺大佛殿计心造斗栱和偷心造斗棋在竖向荷载试验和水平低周反复荷载试验下的力学性能,分别得到计心造斗栱和偷心造斗栱的计算模型,并将两者之间的计算模型进行对比。(2)对大佛殿和斗棋布置方案A的大佛殿(将大佛殿偷心造斗栱替换为计心造斗棋)进行抗震分析,对比两者之间的动力响应,发现用计心造斗棋替换偷心斗棋后,斗栱顶端位移下降6%,加速度下降幅度受地震波影响,取三条地震波计算结果的中间值,斗栱顶端加速度约下降8%。(3)分别对斗栱布置方案A、B、C的大佛殿(三种方案布置数量不同)进行时程分析,对比三种方案的动力响应结果,发现:在斗拱规格不变的前提下,随着斗棋布置数量的增多,有利于减小结构的位移、加速度放大效应以及构件的内力。综上,计心造斗棋的竖向极限承载力、抗侧移刚度比偷心造斗棋的大,且计心造斗棋可以减小结构的动力响应;木结构古建筑上斗栱布置的数量越多,越有利于整体结构的抗震耗能。
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