探究中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究

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1、西安建筑科技大学博士学位论文中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究姓名：张鹏程申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：赵鸿铁20030601西安建筑科技大学博士学位论文中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究专业：结构工程博士生：张鹏程指导教师：赵鸿铁教授摘要本文经过详实的历史、考古资料整理分析，结合对我国现存重要古建筑实地调查、测量，通过一系列模型试验，系统研究分析了中国古代木结构建筑这一独特体系的结构方法、历史演进过程，抗震机理及抗震效果。通过对山西五台县佛光寺、蓟县独乐寺、应县木塔、正定龙兴寺、故宫、以及西安钟楼、鼓瞠}}、陕西岐山周厕

2、蝴多处典型古建筑结构进行实地考察测量，结合宋，代《崮姚式》、《清式营造则》、《营造算例》、《中国古代建筑技术史》等重要古建筑文献资料，，蜞以集我国古代建筑技术之大成的宋代《营造法式》为研究重点，对古建木结构的形成历史、发展演化过程、基本结构原理、结构形韦4、构造方法、结构功能意图等进行了切实深入的研究。依照宋代《营造法式》建造了抬梁式殿堂木结构构件及结构模型，对中国古代木结构中的典型构造如：柱脚在础石顶面平搁简支、柱架榫卯连接、柱高不越f霹之广、侧脚、生起、斗拱等的构造机理及结构功能进行了量化分析和实验研究：(一)通过木柱石础静摩擦试验，

3、测定了柱脚与石础古镜蕊闯的摩擦系数及摩擦力l鹾．上部结构荷载变化的规律；(二)通过单柱承载力试验，测定了古建筑中木柱的受力变形特征、破坏模式、及模型材料的变形模量、极限承载力、极限变形等参量；(三)通过柱架{氐周反复荷载试验，测定了柱架的抗侧移刚度、柱架恢复力特性及滞回曲线、榫卯张角刚度及其变化规律、柱架及榫卵的极限承载力和极限变形、及榫卵减振参数：(理)通过斗棋低周反复荷载试验和受妇谗￡验，测定了古建筑木构件与木构件间摩擦系数，斗棋抗侧移刚度，斗棋恢复力特性及滞回曲线，斗棋抗压极限承载力及受力变形规律；(五)通过抬梁式殴堂间架模型振动台

4、试验，测定了殴堂木构架结构自振周期·地震反应振形、阻尼特{生及阻尼仁匕．按结构允层特点对柱脚、柱头和斗棋层上的凰盖自q地震反膨畏用多点同步测量，鲥主槲鹭移、榫卯变形、斗棋的变形、复位、耗f}皂凋涨粼进行了定量分析。以实验为依据，结合对古建木结构构造特点的综合分析得出了：柱脚平搁简支是重要的妁安建筑科技大学博士学位论文隔震减振措施，因此础石顶面必须尽量做到水平光滑；“柱高不越间之广”是结构整体抗倾覆稳定的构造条件；“侧脚”是榫卯自动挤紧，柱架稳定和弹性复位的必要构造，同时也是重要减振机制；“生起”使铺作及梁架处于上凹的支承面上，自重产生的内

5、聚趋势使屋盖构件连接更紧密，增强了屋盖刚块的整体性，并当地震等作用使屋盖偏离中心稳定平衡位置后可以自动复位：斗拱是性能卓越的弹性叠合垫梁铰支座，具有隔震、消振、机械能转换功能：由于木材与木材间摩擦系数会大于木柱与础石之间摩擦系数，屋顶重量须在结构总重中占有绝对v较大比例；多层、高层木结构的建造是基于小高宽比层块分层叠置原理，由下往上层层隔震消振，二层以上地震反应很小等结论。论文系统阐述了中国古代木构建筑柔性抗震的结构体系和方法，分析揭示了古建筑木结构受力机理、振动反应模式和破坏模式，确定了结构计算简图，振动模型，并结合i式验结果进行了殿堂

6、结构地震反应分析方法探讨，给出了适用于古建殿堂木结构的抗震分析方法及结构动力方程。并提出了针对具体情况对古建筑文物进行维护、修复、加固的方法。这些研究对现存木结构古建筑的结构检测、抗震鉴定、抗震加固具有实际意义。所揭示的我国古建木结构中早已使用的独特的抗震方法对现代建筑结构抗震研究具有重要参考价值。关键词中国古建筑木结构抗震斗棋．榫卯西安建筑科技大学博士学位论文StudyonStructureandItsSeismicBehaviorDevelopmentofChineseAncientTimberStructureBuildingsSp

7、ecialty：CivilEngineeringName：PengchengZhangABSlRAC’I’Basedonextenm'veinvesligationofconstructiontecl'niquehistoryofChinesea∞jembIlil曲1昏，theslnlc眦method,strucluredevek概historyandseismicbehaviorofChineseamienttimberslructurebuildingsareamdyzedinseveralrespectsofthestructura

8、lsystemandforntThroughaseriesofexperimentsOncunstituentpartsofChineseancienltimberbuildingstrucl