城门上筑楼,自古有之,西安安定门城楼是国家重点保护文物,也是典型的高台基古建筑木结构,其价值不可估量,准确评估城楼的结构特性及抗震性能尤为重要。高台基(城墙)作为城楼木结构的基座,其存在使得城楼木结构整体高度增大、材料组成发生变化,整体结构更趋复杂化,要准确评估城楼的抗震性能,就必须掌握高台基的存在对其动力特性及地震响应的影响规律。鉴于此,本文采用原位动力特性测试与有限元数值模拟相结合的方法,研究了考虑及不考虑高台基时城楼的动力特性及地震响应规律,并对整体结构进行了拓展参数分析。本文完成的主要研究工作如下:(1)首次对西安安定门城楼进行了环境激励下的原位动力特性测试,对采集的数据进行处理,获得了城楼木结构的动力特性(频率、振型)。(2)采用有限元软件ANSYS分别建立城楼木结构、高台基、整体结构(木结构+高台基)模型。建模时,用不同类型的弹簧单元模拟柱础、榫卯、斗栱的特殊性能;用ABAQUS建立城楼围墙单片墙体实体模型,获得其抗侧刚度,以提供同样抗侧刚度值的斜撑弹簧单元等效代替;考虑高台基的外包墙砖及半无限域。(3)分别对城楼木结构、高台基以及整体结构三种模型进行模态分析。将木结构模态分析结果与原位动力特性测试结果进行对比,验证了模型的准确性;对三种模型的动力特性进行对比分析,结果表明:木结构的频率变化幅度较大,比较不稳定,高台基的频率变化较小,比较稳定,整体结构的前5阶频率比较接近木结构,第6阶开始比较接近高台基;木结构的振型以前两阶的平动及两阶以后的扭转为主,高台基的一阶及三阶振型为平动,其它振型为扭转,整体结构的前5阶振型以上部木结构的振动为主,5阶以后的振型主要为木结构随着高台基的振动而共同振动;木结构的振型对响应的贡献主要集中在前两阶,即两个方向的平动,当考虑高台基后,整体结构的振型对响应的贡献主要集中在前8阶,且高台基主要从第6阶开始参与振动。高台基的存在改变了城楼5阶以上的高阶动力特性。(4)进行木结构及整体结构在地震作用下的时程响应分析,结果表明:相同激励下,木结构的位移响应从柱脚到屋盖逐渐增大,而加速度响应呈减小趋势,且动力系数小于1,随着激励的增大,木结构的位移响应及加速度响应均相应增大,而动力系数呈减小趋势,木结构最大层间位移角为1/64,满足规范限值(≤1/30);整体结构的位移响应、加速度响应及动力系数变化规律与木结构相同,但动力系数整体大于1,结构最大层间位移角为1/43,亦满足规范限值;高台基的存在使得城楼木结构柱脚输入激励增大,能更大程度地激发木结构的耗能能力,但同时使得结构位移响应、加速度响应及楼层剪力均有较大程度的增大,其中柱顶位移响应相对增幅均在18.9%以上,绝对增幅均在25.1%以上,动力系数绝对增幅均在63.1%以上,楼层剪力增幅均在19.9%以上,对其抗震性能存在不利影响。(5)对整体结构进行拓展参数分析,结果表明:高台基夯土弹性模量的增加及外包墙砖厚度的增加均使得整体结构的地震响应减小,台基高度的增加使得整体结构的地震响应增大。