会善寺与少林寺、嵩岳寺、法王寺并列为河南嵩山四大名刹,初建于北魏时期,距今已有一千多年历史,是我国最早建立的寺庙之一。历朝历代虽不断扩充修缮,会善寺的建筑风格和结构形制仍保留着建造之初的特点,是研究我国古建筑风格演变的重要历史实物。2001年会善寺被国务院确立为第五批全国重点文物保护单位,2010年作为“天地之中”历史建筑群之一被联合国教科文组织列入《世界遗产名录》。大雄宝殿是会善寺的主体建筑,初建于元代,距今已有七百多年历史,是国内目前留存不多的元代大体量石木构架建筑,其平面布置采用了元时期流行的减柱造和特色显著的石木柱混合承重做法,具有独特的历史和科学价值。目前对会善寺大雄宝殿的研究多集中在建筑形制、文化特色等方面,减柱造及石木柱混合承重对结构受力变形影响规律的研究鲜有涉及,特别是这一类建筑的抗震性能研究一直鲜有涉及。为了加强对会善寺大雄宝殿的保护和传承,郑州市世界遗产中心启动了《“天地之中”历史建筑群现状、病害调查及数据库建设》(20160220A)课题,对会善寺大雄宝殿实施结构的安全动态监测。受课题组委托,本文开展了会善寺大雄宝殿结构性能和抗震性能的研究,研究成果将为下一步开展结构动态监测提供数据支持,具体研究工作如下:(1)通过对会善寺大雄宝殿进行现场实测调研及查阅历史资料,获取了石木构架的构件尺寸、使用材料及大雄宝殿现存状况;重点分析了大雄宝殿减柱造、石木构架的构造特点和传力机制。(2)结合本课题组足尺斗栱力学性能的试验结果,应用有限元分析软件ANSYS建立了大雄宝殿石木构架整体有限元模型,得到了结构的受力变形规律。结果表明:在静力状态下,屋檐老角梁变形最大;明间前侧最大位移是明间后侧的4倍,次间后侧最大位移是次间前侧的3倍;前上平槫、四椽栿与乳栿、三椽栿与其上蜀柱均是关键受力构件;木柱的变形远大于石柱,金柱上童柱侧倾角度较大,明间上部结构有后倾的风险,次间上部结构有前倾的风险,造成结构有较大的水平横向位移;减柱造的不对称性导致了结构整体的扭转趋势。(3)对大雄宝殿石木构架进行了模态分析,大雄宝殿自振周期为1.8s,体现了木结构长周期的柔性特征;前3阶振型依次为纵向振动并伴随较大扭转、横向振动、扭转振动;从模态分析整体来看,石木构架体系在平动过程中存在较大扭转,反映了减柱造对结构动力特性的影响。(4)沿大雄宝殿石木构架纵向输入地震波进行时程分析,在纵向多遇地震作用下,前檐木柱纵向位移大于后檐石柱,结构除平动外还存在扭转;木屋架在减柱部位前后侧位移不一致,在地震荷载反复作用下,减柱处蜀柱柱顶振幅较大。在纵向罕遇地震作用下,石木构架位移幅值较大;蜀柱等短柱扭转较大,构件连接部位产生较大塑性变形,对于木屋架,在较大的扭矩作用下,极易发生倾覆破坏。(5)沿大雄宝殿石木构架横向输入地震波进行时程分析可知:横向多遇地震作用下,六架层、四架层整体性强,表现出良好的抗震性能,但平梁两端柱顶位移差别明显,平梁前端下蜀柱柱顶横向位移大于后端;明间两侧木屋架比次间两侧木屋架最大横向位移大10.7 mm,连接明间与次间木屋架的檩条、枋等纵向构件易产生较大滑移,可能导致屋盖错位;横向罕遇地震作用下引起的纵向位移远小于纵向地震作用引起的横向位移,说明对于减柱造类古建筑,结构的横向地震作用下更易产生扭转效应。(6)沿大雄宝殿石木构架垂直双向输入地震波进行时程分析可知:双向地震下的纵向、横向最大位移均比单向地震作用下的位移值大,其中纵向最大位移双向是单向的1.2倍,横向最大位移双向是单向的1.1倍;双向多遇与罕遇地震作用下结构呈明显双向运动,扭转效应比均单向地震作用下大。