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宋代殿堂木构架动力响应的非线性变参数时程分析

2021-05-21郭人辅米晓琛魏剑伟李铁英

太原理工大学学报 2021年3期
关键词:有限元模型

万 佳,郭人辅,米晓琛,魏剑伟,李铁英

(1.太原理工大学 土木工程学院,太原 030024;2.伦敦大学学院 巴特莱特建筑学院,伦敦 WC1E 6BT)

中国古建筑是华夏历史和文化的载体,宋代殿堂木构架对中国古代建筑的发展有深远的影响,具有重要的历史文化和科学研究价值。遗存的宋代殿堂木构架弥足珍贵,然而由于建造年代久远,木构架存在诸多残损和隐患。为了使历史遗存得以延续,对宋代殿堂木构架的结构特性开展系统的科学研究迫在眉睫。地震是宋代殿堂木构架面临的主要自然灾害之一。探究宋代殿堂木构架在水平加速度下的动力响应,能够为宋代殿堂木构架抗震能力的评估、现状结构的修缮以及立足于木构架自身特性的结构加固提供重要的指导和参考。

近年,诸多学者对宋代殿堂木构架的结构性能进行了理论与试验研究。陈金永等[1]、师希望等[2]进行了宋代殿堂木构架的水平拟静力试验,观测到柱摇摆是主要变形特征。王娟等[3]在足尺殿堂木构架精细化拟静力有限元分析中发现,柱摇摆的同时柱底未出现滑移。贺俊筱等[4-5]对足尺宋代木柱的抗侧力性能进行了理论与试验研究,得到了柱发生刚性摇摆的临界转角下限值为0.01,且随着转角增加至0.015,柱弯矩趋于稳定,柱由柔性弯曲向刚性摇摆过渡完成。以上研究表明木构架遭受水平静力荷载,柱的主要变形模式为摇摆。然而,在遭受动力载荷时,柱的摇摆与滑移都能够被观测到。潘毅等[6-7]在汶川地震和雅安地震的灾害评估中指出,传统木结构建筑的主要震害现象为柱底滑移和柱架偏斜。……

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