土樓的土木結(jié)構(gòu)協(xié)同機理與整體承載性能研究

發(fā)布時間：2020-06-14 23:43

【摘要】：福建土樓屬于極具特色的中國傳統(tǒng)民居建筑,主要分布在福建省內(nèi)的閩南和閩西地區(qū),與當?shù)氐慕?jīng)濟、文化、生態(tài)等方面的發(fā)展息息相關(guān)。土樓是由外圍夯土墻與內(nèi)部木構(gòu)架混合而成,是典型的“土”“木”混合結(jié)構(gòu),研究土樓夯土墻與木構(gòu)架的整體結(jié)構(gòu)性能,對土樓的保護與發(fā)展意義重大。目前對夯土結(jié)構(gòu)的研究主要體現(xiàn)在建筑材料性質(zhì)和房屋構(gòu)件性能等方面,涉及到福建土樓的整體結(jié)構(gòu)承載能力和抗震性能的研究相對匱乏。本文以僑福樓為研究原型,運用ABAQUS數(shù)值模擬和理論推導(dǎo)計算兩種手段,進行了土樓土木混合結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作機理和整體結(jié)構(gòu)承載性能的研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)對福建土樓的實地調(diào)研,明確土樓建造過程、結(jié)構(gòu)組成特點和荷載傳遞路徑,并從夯土墻、木構(gòu)架和屋樓蓋三個結(jié)構(gòu)層面分析土樓的災(zāi)害類型及原因。對夯土和杉木這兩種材料的基本性能進行歸納分析,為后續(xù)有限元分析的模型建立提供數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。(2)選擇圓形土樓“僑福樓”為研究原型,運用有限元軟件ABAQUS,模擬計算土樓的整體結(jié)構(gòu)、夯土墻結(jié)構(gòu)和木構(gòu)架結(jié)構(gòu)在單調(diào)位移加載下的承載變形特點。從夯土墻和木構(gòu)架兩者間的剛度退化規(guī)律和剪力分配關(guān)系,研究兩者間的協(xié)同工作機理。發(fā)現(xiàn)夯土墻與木構(gòu)架之間存在組合效應(yīng),使土樓整體結(jié)構(gòu)的承載力得以提升;夯土墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件,木構(gòu)架為次要抗側(cè)力構(gòu)件。(3)對土樓土木結(jié)構(gòu)進行往復(fù)位移加載的數(shù)值分析,從土樓整體結(jié)構(gòu)的承載能力、變形形態(tài)、延性系數(shù)、剛度退化和抗震耗能等方面,研究土樓在彈性階段和彈塑性階段的整體承載性能,發(fā)現(xiàn)夯土墻與木構(gòu)架之間的內(nèi)力分配在彈性和彈塑性階段滿足剛度分配原則。(4)建立夯土墻與木構(gòu)架協(xié)同工作的計算簡圖和微分方程,根據(jù)土樓的實際邊界條件和受荷特點,求解土樓在頂部水平地震作用下的內(nèi)力與變形。理論計算值略大于數(shù)值分析值,在誤差允許范圍內(nèi),理論簡化公式可應(yīng)用于有關(guān)土樓的實際工程。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9
【圖文】：