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清式厅堂古建筑与仿古建筑的结构性能比较研究

作　者: 王磊
导　师: 高大峰
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 木结构古建筑仿古建筑半刚性比较分析抗震性能
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

中国木结构古建筑具有丰富的文化内涵以及独特的结构体系，是中华文明乃至世界建筑体系的重要组成部分。然而由于其材料不耐久，经过长期的自然和人为破坏，与世界其他体系的建筑遗存相比中国木结构古建筑的数量相对较少。21世纪初，由于历史的缘由和现实的需要，仿古建筑在全国大量兴建。仿古建筑是一种将现代材料和施工技术与古建筑文化内涵相结合的新型建筑形式，为古建筑复原和再建提供了一个新的思路。为探究木结构古建筑以及仿古建筑的结构与抗震性能，本文以某单层厅堂式大殿结构为研究对象，采用Combin14弹簧组合单元来模拟木结构中的斗拱、榫卯节点以及柱脚与柱础之间的半刚性连接，并结合相应的实测数据和结构特征，基于ANSYS10.0软件平台，建立合理的木结构和钢筋混凝土结构有限元模型，进行比较分析。通过对两种模型进行静力分析，得到其结构位移图和应力图，结果表明大殿结构对称、受力均匀、整体性良好。通过对两种模型进行模态分析，得到模型振动频率和相应的振型。经比较分析可知：两种模型的前三阶振型的振动形态皆是以水平振动为主并伴随扭转振动。混凝土模型中的各构件尺寸是完全依据木结构古建筑的构件模数，大于现代混凝土建筑的构件尺寸，因而其结构自身刚度和主振频率偏大。通过对两种模型进行不同地震激励作用下的动力时程分析，得到各结构层面位移、加速度的变化规律以及动力放大系数。可以看出两种结构模型各层面节点位移峰值都呈增大趋势，且都在柱顶处达到最大；对于从柱脚到柱顶的各层面节点加速度峰值，木结构是逐渐减小而钢筋混凝土结构是不断增大。且随着柱子高度递增，从柱脚到柱顶的动力放大系数，木结构逐渐减小且柱顶动力放大系数小于1；钢筋混凝土结构逐渐增大且柱顶动力放大系数在3~5之间，体现两种结构模型抵御地震的方式是不同的。文中提供的方法和结论为中国木结构古建筑的研究与保护提供了一定借鉴。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 前言  9
  1.2 研究现状  9-13
    1.2.1 国内外对木结构古建筑的研究现状  9-13
    1.2.2 仿古建筑方面的研究现状  13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
2 中国木结构古建筑与仿古建筑的概述  15-29
  2.1 中国木结构古建筑概况  15
  2.2 中国木结构古建筑的主要组成部分  15-20
  2.3 中国木结构古建筑的模数制  20-21
  2.4 中国木结构古建筑的结构特性  21-24
  2.5 仿古建筑的定义和成因  24-25
    2.5.1 仿古建筑的定义  24
    2.5.2 仿古建筑的成因  24-25
  2.6 仿古建筑与木结构古建筑的区别与联系  25-26
    2.6.1 两者的区别：  25-26
    2.6.2 两者的联系：  26
  2.7 仿古建筑的结构形式和权衡  26-27
  2.8 仿古建筑研究意义和目的  27-28
  2.9 本章小结  28-29
3 有限元基本理论及大殿模型的建立  29-45
  3.1 有限元法分析理论  29-30
  3.2 模型的单元选择  30-39
  3.3 计算模型的建立  39-44
    3.3.1 大殿的结构特征  39-41
    3.3.2 模型的基本参数确定  41-42
    3.3.3 大殿建模的基本思路  42-44
    3.3.4 大殿有限元模型  44
  3.4 本章小结  44-45
4 大殿模型的有限元分析  45-65
  4.1 静力分析  45-47
  4.2 模态分析  47-52
    4.2.1 模态分析的理论  47
    4.2.2 模态分析的结果  47-52
  4.3 时程分析  52-64
    4.3.1 时程分析方法的基本理论  52-53
    4.3.2 阻尼参数的选择  53
    4.3.3 地震波的选取与调整  53-56
    4.3.4 地震反应分析  56-64
  4.4 本章小结  64-65
5 结论和展望  65-67
  5.1 本文结论  65-66
  5.2 研究展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-73
攻读硕士研究生期间发表的论文  73

清式厅堂古建筑与仿古建筑的结构性能比较研究

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