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古建筑木结构斗拱节点力学性能研究

作　者: 吕璇
导　师: 杨庆山；查群；杨娜
学　校: 北京交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 古建筑木结构 斗拱 静力性能
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 199次
引　用: 2次
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内容摘要


中国古建筑以木结构而闻名,古建筑木结构代表着中国古代科技的发展水平,具有极高的历史价值、艺术价值和科学价值。提到古建筑不得不提到其中的标志性构件“斗拱”。斗拱是中国古建筑中最具特色、构造和受力特性最复杂的一组构件。它不仅能提高梁、枋的承载力,还能与梁柱构成一个延性很好的节点,减震消能。在对木构建筑进行整体受力分析与计算时,斗拱是作为一个结点加入到计算简图中,但斗拱自身在结构中的作用不容忽视。本文对斗拱的发展演变过程,以及其构造形式、结构功能进行归纳总结,分析了斗拱各个构件的传力机理、破坏形态。研究了斗拱的竖向刚度以及转动刚度的变化规律。利用有限元软件通过数值模拟对古建筑构件斗拱结构特性进行研究分析。取典型斗拱节点为研究对象,在搞清楚斗拱结构构造、形制等的前提下,建立斗拱节点有限元模型。施加竖向轴压荷载,分析相应的荷载一位移曲线,研究斗拱破坏形态和传力机理,探讨斗拱构件各个部分在结构中的作用；施加竖向偏心荷载,分析相应的弯矩-转角曲线,研究其转动性能。通过斗拱节点静力试验方法对斗拱的结构和力学性能进行研究分析。选择四铺作斗拱实例进行实体建模并研究其结构性能,分析斗拱层数的改变对斗拱结构性能的影响。

全文目录


致谢  5-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
1 绪论  11-25
  1.1 课题研究背景及研究意义  11-14
  1.2 中国古建筑斗拱的发展演变概述  14-18
    1.2.1 斗拱的起源和发展  14-16
    1.2.2 斗拱的分类和组成构件  16-17
    1.2.3 斗拱的结构特点  17-18
  1.3 国内外研究现状  18-23
    1.3.1 国外研究现状  18
    1.3.2 国内研究现状  18-23
  1.4 本文的主要研究内容和研究方法  23-25
2 典型斗拱节点有限元模型的建立  25-38
  2.1 斗拱计算模型选型及建立  25-27
  2.2 斗拱模型传力理论研究  27-30
  2.3 木材材性性能及材性参数的确定  30-36
    2.3.1 木材的各向异性  30-32
    2.3.2 木材材性试验  32-34
    2.3.3 数值模拟中材料参数的确定  34-36
  2.4 接触理论分析  36-37
  2.5 本章小结  37-38
3 斗拱节点静力性能有限元分析  38-52
  3.1 斗拱模型在竖向均布荷载作用下的数值模拟  38-44
    3.1.1 斗拱模型约束设置和求解设置  38
    3.1.2 破坏准则的选取  38-39
    3.1.3 结果分析  39-43
    3.1.4 荷载-位移曲线  43-44
  3.2 斗拱模型在竖向偏心荷载作用下的数值模拟  44-50
    3.2.1 斗拱模型约束设置和求解设置  44-45
    3.2.2 结果分析  45-49
    3.2.3 弯矩-转角曲线  49-50
  3.3 本章小结  50-52
4 斗拱节点静力性能试验研究  52-69
  4.1 试验方案  52-54
    4.1.1 试验目的  52
    4.1.2 试验装置  52-53
    4.1.3 测试内容  53-54
    4.1.4 加载方案  54
  4.2 试件的加工  54-55
  4.3 竖向轴压试验  55-58
    4.3.1 试验过程  55-56
    4.3.2 荷载与竖向位移关系分析  56-58
  4.4 竖向偏心加压试验  58-62
    4.4.1 试验过程  59
    4.4.2 弯矩与转角关系分析  59-62
  4.5 试验值和理论值对比及误差分析  62-64
    4.5.1 竖向轴压试验  62-63
    4.5.2 竖向偏心加压试验  63
    4.5.3 误差分析  63-64
  4.6 斗拱节点力学模型及刚度分析  64-67
  4.7 本章小结  67-69
5 实例斗拱的静力性能分析 #59——以湘西老司城遗址祖师殿铺作斗拱为例  69-76
  5.1 工程概况  69
  5.2 模型的建立  69-71
  5.3 模型的约束和荷载设置  71-72
  5.4 计算结果及传力分析  72-74
  5.5 荷载-位移曲线  74-75
  5.6 本章小结  75-76
6 结论与展望  76-78
  6.1 结论  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-80
作者简历  80-82
学位论文数据集  82

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 土、砖、石、竹、木结构 > 竹、木结构 > 木结构
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