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木结构建筑在世界建筑体系中历史悠久,在中国古代建筑中占有重要地位。以往关于木结构的研究多注重于历史性和审美性,而对其本身的力学性能及整体性能的研究甚少。
江南四大名楼之一真武阁地处台风、地震多发地带,且在加固维护时结构上常常作用有较大的附加荷载,为了更好的保护该著名的古建筑,有必要对其在外荷载作用下的受力和变形情况进行研究。
本文在真武阁建筑特点研究成果的基础上,运用大型通用有限元软件ANSYS和传统力学原理计算分析,主要完成了以下工作:
(1)利用有限元软件计算得出最大静位移(挠度)为0.99cm和最大动位移1.38cm在同一点上。特别提醒,该结构的最大安全位移为2.12cm,最大外荷载为2.1T(未引入调整系数0.8)。
(2)针对梁思成教授对真武阁古今流传的悬柱之谜评价为“杠杆结构”体系的说法,利用结构力学原理对真武阁进行力学平衡计算,结果表明杠杆原理维持“量与力”的平衡。
(3)经过对悬柱力的计算与分析、进一步研究分析了真武阁的空间杠杆体系、确定了键杆(穿梁)是真武阁平衡和稳定的重要构件,必须注意检测和维护。