【摘要】：木構(gòu)古建筑蘊(yùn)含著極高的文化、藝術(shù)和科學(xué)價(jià)值,而數(shù)百年間的自然災(zāi)害及人為損害使其產(chǎn)生嚴(yán)重的累積損傷,迫切需要合理的修繕和加固,揭示木構(gòu)古建筑的結(jié)構(gòu)性能,特別是滯回性能是這一工作的基礎(chǔ)。目前,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的研究主要集中在斗拱和榫卯節(jié)點(diǎn)上,對(duì)斗拱、梁和柱構(gòu)成的基本單元研究較少,本文通過試驗(yàn)研究和理論分析,揭示了木構(gòu)古建筑的滯回特性及其受屋蓋重量、尺寸比例的影響,獲得了榫卯節(jié)點(diǎn)和搖擺柱對(duì)整體木構(gòu)架恢復(fù)力的貢獻(xiàn);具體研究內(nèi)容、方法及成果如下:(1)以七等材足尺單跨模型為研究對(duì)象,通過低周往復(fù)荷載試驗(yàn),獲得了木構(gòu)古建筑的變形特點(diǎn)、滯回曲線、骨架曲線、剛度退化規(guī)律及耗能能力。結(jié)果表明:木構(gòu)古建筑是一種高延性的自復(fù)位結(jié)構(gòu)體系,滯回曲線的形狀為旗形,轉(zhuǎn)動(dòng)變形主要表現(xiàn)為柱子的搖擺,并引起整體結(jié)構(gòu)的豎向抬升和復(fù)位;水平側(cè)移中,木構(gòu)古建筑的很大一部分能量轉(zhuǎn)化為了重力勢(shì)能,使滯回耗能較低。當(dāng)1/152θ1/50時(shí)(θ為層間位移角),柱子的搖擺和摩擦滑移使剛度出現(xiàn)了明顯的退化,摩擦滑移也是初始耗能的主要方式;當(dāng)1/50θ1/31時(shí),構(gòu)件約束力的增大降低了耗能的增長率;當(dāng)1/31θ1/22時(shí),摩擦滑移和塑性變形對(duì)耗能的影響顯著。(2)七等材足尺單跨模型在經(jīng)歷三級(jí)豎向加載后,又進(jìn)行了等幅豎向卸載,獲得了屋蓋重量的變化及加卸載歷程對(duì)滯回性能的影響。結(jié)果顯示:木構(gòu)古建筑的抗側(cè)力、彈性剛度與豎向荷載呈線性關(guān)系,柱子的轉(zhuǎn)動(dòng)、摩擦滑移及構(gòu)件間的約束力使豎向荷載對(duì)剛度提高的幅值減小;在豎向加卸載歷程中,塑性變形能力提高,而抗側(cè)力、剛度和滯回耗能均降低,降低幅值和影響區(qū)域隨豎向荷載級(jí)的增加而擴(kuò)大。(3)對(duì)八等材足尺單跨模型進(jìn)行了低周往復(fù)荷載試驗(yàn),與七等材模型對(duì)比發(fā)現(xiàn):木構(gòu)架的滯回特性與模型比例間的關(guān)系,與斗拱、榫卯節(jié)點(diǎn)的尺寸效應(yīng)規(guī)律差異顯著;八等材模型的滯回耗能和摩擦滑移比例更大,當(dāng)θ0.01rad時(shí),尺寸比例并不影響木構(gòu)架的剛度;此外,七、八等材的結(jié)構(gòu)性能比與模型比例的關(guān)系為研究尺寸效應(yīng)提供參考。(4)基于嵌壓和回彈效應(yīng),理論推導(dǎo)了燕尾榫節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系,并由F_1/F_0-δ_1/B系數(shù)曲線獲得了搖擺柱的恢復(fù)力,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果可知:當(dāng)側(cè)移較小時(shí),總的恢復(fù)力主要為搖擺柱的恢復(fù)力,而側(cè)移較大時(shí),總的恢復(fù)力由搖擺柱和榫卯節(jié)點(diǎn)共同提供。
【圖文】：

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文譽(yù)為“南樓北塔”（圖 1-3）；在山西平順縣的龍門寺是我國僅存的集五代、宋、金、明、清時(shí)期的木結(jié)構(gòu)建筑群；山西運(yùn)城的解州關(guān)帝廟是國內(nèi)現(xiàn)存面積最大、規(guī)制、保存最全的關(guān)帝廟建筑群，，與常平關(guān)帝廟一起被列入世界遺產(chǎn)預(yù)備名單中；雙林圖 1-4）和鎮(zhèn)國寺中的木結(jié)構(gòu)建筑是山西平遙古城作為世界文化遺產(chǎn)的重要組成部些極具價(jià)值的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)為我們地處山西的課題團(tuán)隊(duì)提供了天然的科研資源。

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文譽(yù)為“南樓北塔”（圖 1-3）；在山西平順縣的龍門寺是我國僅存的集五代、宋、金、明、清時(shí)期的木結(jié)構(gòu)建筑群；山西運(yùn)城的解州關(guān)帝廟是國內(nèi)現(xiàn)存面積最大、規(guī)制、保存最全的關(guān)帝廟建筑群，與常平關(guān)帝廟一起被列入世界遺產(chǎn)預(yù)備名單中；雙林圖 1-4）和鎮(zhèn)國寺中的木結(jié)構(gòu)建筑是山西平遙古城作為世界文化遺產(chǎn)的重要組成部些極具價(jià)值的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)為我們地處山西的課題團(tuán)隊(duì)提供了天然的科研資源。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU366.2

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