保定淮军公所戏楼抬梁式木结构抗震性能研究

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古建筑木结构是中华民族历史文化的瑰宝,同时也是世界建筑史上不可或缺的一部分,其历史文化价值不言而喻。中国的木结构形式各异,而抬梁式和穿斗式是最为常见的类型,在中国北方地区抬梁式的结构形式在宫廷府第、庙宇和寺院等建筑类型中广泛应用。然而,随着时间的推移,古建筑木结构在外界环境的侵蚀作用下出现了不同程度的损坏,大多数建筑面临修复和加固的问题。因此研究抬梁式木结构建筑的抗震性能,了解其抗震机理和破坏模式,对于抬梁式木结构建筑的保护具有重要意义,可为今后抬梁式木结构建筑修复和加固过程中的施工技术提供理论依据,同时也可为相关规范的制定提供参考。本文以保定淮军公所戏楼为原型,通过振动台试验与有限元模拟相结合的方法,定量分析戏楼模型的动力特性和地震反应。本文所开展的主要内容如下:(1)设计了缩尺比为1:10的淮军公所戏楼模型,并完成了戏楼缩尺模型的加工制作及安装。(2)对缩尺模型进行振动台试验,试验共考虑7度多遇至8度罕遇7个不同水准的地震强度,并在每级加载前后采用白噪声进行扫频,得到了模型在不同地震强度下柱脚、柱顶等典型位置处的位移及加速度反应。依照试验结果对结构的破坏模式、动力特性和地震反应进行了深入分析。(3)应用Abaqus软件建立戏楼榫卯节点模型并进行低周往复加载,获取了节点初始刚度。建立淮军公所戏楼整体有限元模型,对其进行模态分析及与试验相同工况的动力时程分析,获取了戏楼的动力特性及地震反应,并将模拟结果与试验结果对比,验证有限元建模方法的正确性。(4)在已有的试验工况上,进一步改变有限元模型的地震输入强度,深入探究戏楼模型的抗震能力。基于淮军公所戏楼有限元模型的参数化分析,研究柱脚连接方式、木材属性、榫卯节点刚度对抬梁式木结构动力性能的影响,并从中找到变化规律,以期为木结构建筑的保护和修缮提供依据。
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