古建筑木结构震害分析及加固研究

近年来,随着国家对古文物建筑的重视,科学合理地对其进行修缮保护已越来越有必要。主要根据四川雅安地震后,笔者对古建筑木结构的现场震害调查,通过系统归纳和分类统计,对古建筑木结构的地基基础、梁柱和枓栱等构件、榫卯节点、整体稳定性以及围护结构在地震作用下的破坏情况及破坏原因进行了详细的分析和探讨;并针对结构不同的破坏情况,提出了相应的抗震加固措施。分析结果可为古建筑木结构的修缮加固提供参考。     

高台基古建筑木结构动力特性及地震反应分析

为了分析高台基古建筑木结构的抗震性能,以西安鼓楼为例,分别建立鼓楼的高台基、上部木结构、整体结构的三维有限元模型.通过模态分析,分别获取了它们的主要频率和振型;通过对上部木结构和整体结构模型输入El Centro波、Taft波、兰州波三种地震激励,分析了柱顶节点的地震响应;并对这些有限元分析结果进行了对比.结果表明:高...     

基于能量耗散的多层木结构古建筑的地震破坏评估

以西安城墙永宁门箭楼为研究对象,评估震后多层木结构古建筑的破坏程度,根据各主要耗能构件在低周水平反复荷载作用下的滞回耗能特性,计算其构件破坏总耗能;根据地震模拟振动台试验,计算不同地震工况下各耗能构件所耗散的能量,在此基础上建立主要耗能构件相应的破坏模型。对三个主要耗能部位:柱架榫卯节点、斗栱结构层和柱础进行地震破坏状态评估;引入能量分配系数建立主要耗能构件破坏状态与整体结构破坏状态之间的关系,继而得出整体结构的破坏系数以反映整体结构在不同地震作用下的破坏状态,研究结果可为多层木结构古建筑的抗震加固提供参考借鉴。     

中国木结构古建筑抗震性能的研究

以殿堂式木结构为研究对象,通过理论分析和数值模拟推导出了榫卯节点和铺作层之间的半刚性单元的刚度矩阵,即采用组合式弹簧单元模拟柱脚与础石、榫卯节点和铺作层之间的连接单元,给出了动力方程,并通过对<营造法式>中的殿堂和厅堂模型结构的分析,求解出了结构各个层面的地震动力放大系数,为木结构古建筑的保护、维修和加固提供理论依据和技术参考,对现代建筑结构抗震研究也具有借鉴意义.     

中国古建筑抗震性能分析

本文根据我国古建筑在历次地震作用下的结构破坏状况,总结了古建筑结构的震害特点,介绍了古建筑抗震性能分析方法,结合泰安市古建筑实例进行了抗震性能分析并给出了抗震性能分析结果。     

木构架古建筑的地震损伤特征与规律研究

中国木构架古建筑是世界文化遗产的重要组成部分,开展木构架古建筑地震损伤规律研究,制订相应的防震减灾规划,是文化遗产保护的重要举措。文中依据唐山地震、汶川地震和芦山地震中木构架古建筑震害资料,采用分类归纳和统计分析方法,核定地震烈度、震害程度等关键指标,研究其地震损伤特征与规律。研究表明,木构架古建筑的震损程度与地震烈度有直接的对应关系,且与结构的刚度分布、结合构造和维护状况密切相关,其特征表现为低烈度下的易损性、高烈度下的抗倒性和地基失效的毁坏性。文中提出了基于台基、墙体、屋顶和木构架损伤状况的木构架古建筑的震害程度评定方法,确定了木构架古建筑在不同地震烈度下的损伤规律,讨论了相应的抗震对策,并按照中国现行抗震设防标准,确定了震害程度与地震烈度的关系,为防震减灾规划提供了基本依据。     

西安钟楼的地震响应分析

为了研究高台基和土-结构相互作用对结构地震反应的影响,以西安钟楼为研究对象,建立了钟楼的上部木结构、上部木结构-高台基和上部木结构-高台基-地基的三维有限元模型。选取了兰州波按照多遇地震和罕遇地震进行了地震反应分析,得出高台基对上部木结构的地震响应起放大作用,表明地震响应应该考虑高台基的影响。当考虑土与结构相互作用时,顶层的振动相对于模型1和模型2分别放大了13.53倍和2.27倍,因此对钟楼结构进行地震响应分析时必须考虑土与结构的相互作用。     

漾濞6.4级地震穿斗木房屋震害特征及其原因简析

基于漾濞6.4级地震现场震害调查的结果,简要介绍了穿斗木构架民居的结构布置形式,对穿斗木结构的破坏现象进行分类和归纳,并得出穿斗木结构的整体破坏程度重于砌体结构与混凝土框架结构的结论。对比芦山7.0级地震中穿斗木结构震害较砌体结构和混凝土框架结构轻的现象,从地震动差异及围护墙差异两个方面给出了初步解释。结合现有的研究成果,对穿斗木结构的改进与加固提出了建议。     

木结构隔震减震技术研究进展

结构隔震减震技术已经具有相对成熟的理论体系及工程应用经验,但由于木结构的飞速发展,对其在木结构中的应用技术提出了新的要求。在回顾过去几十年国内外木结构隔震减震技术的研究及其应用的基础上,总结木结构隔震减震技术在国内外研究现状以及新型阻尼器的应用等方面的成果,包括古建筑木结构的减震措施、现代木结构的隔震减震方法、木结构减震体系和耗能连接件等方面的成果;并进一步探讨木结构减震技术有待深入研究的问题。     

西安清真寺木牌楼结构特性与抗震性能分析

研究木结构古建筑的结构特性对保护和维修古建筑遗产具有重大意义.文中以西安清真寺木牌楼为研究对象,用弹簧单元模拟榫卯连接的半刚接特性,对其进行有限元数值分析.通过对榫卯连接的非线性接触分析得到了其各方向刚度值;在竖向荷载作用下结构的实际内力远小于其强度设计值,其安全裕度在60％以上;给出了结构的运动微分方程,结构模态分析...     

考虑土-结构相互作用的西安钟楼地震反应分析

为探讨土-结构相互作用对西安钟楼地震反应的影响,建立了钟楼上部木结构-台基-地基三维有限元模型,基于粘-弹性人工边界条件,利用振型分解反应谱法进行了地震反应分析。结果表明,考虑相互作用木结构2层相对位移反应增大了2.12倍,台基相对于地面间的相对位移增大了44%。因此,在对钟楼结构进行地震反应分析时必须考虑土-结构相互作用。     

故宫雨花阁动力特性及地震响应分析

为研究古建筑木结构的动力特性以及抗震性能,获取建筑自身以及内部文物保护的参考依据,以故宫雨花阁为分析对象,进行环境微振动测试,并利用软件SAP2000建立结构有限元模型。经现场测试以及模态分析,得到了雨花阁的主要频率和振型;并通过输入不同地震波（加速度峰值0.4g）,获得了典型节点的地震响应曲线和各层动力放大系数。结果表明:雨花阁的一阶和二阶频率为1.34Hz和1.44Hz,振动形式为两个水平方向平动,与场地的卓越周期1.5Hz较为接近;在8度罕遇地震作用下,结构产生的地震响应较剧烈;顶层南北向的动力放大系数平均可达到2.7,因此内部文物须采取更高标准的加固措施。     

聊城光岳楼动力特性及地震响应分析

光岳楼位于山东省聊城市古城中央,始建于1374年,为国家重点文物保护单位。对光岳楼进行了数值模拟,建立了光岳楼上部木结构、木结构-高台基、木结构-高台基-土体结构的有限元模型,通过模态分析得出光岳楼3种模型的前8阶自振频率与振型。在分析地震响应时,选取兰州波进行地震响应分析,分别按照多遇地震和罕遇地震调整其幅值分别为55 Gal和310 Gal,输入光岳楼的3个模型进行对比分析。得出高台基对上部木结构的水平振动放大了3.8倍,在计算地震作用时不容忽视;考虑土与结构的相互作用,顶层水平振动相对于其他两个模型分别放大了2~3倍和9~10倍,因此,在计算地震作用时更能反映光岳楼的实际情况。     

2013年木里、盐源交界地震震中区建筑物抗震性能分析

2013年11月22日,木里、盐源交界处先后发生Ms3.4、Ms 4.1及Ms3.7级地震,地震造成当地自建房屋破坏,震中区建筑类型主要为土木结构、夯土墙结构及木结构。本文在现场调查的基础上,对不同类型建筑物的破坏特征进行了分析,给出了地震烈度图,分析了建筑物破坏原因,指出土木结构及夯土墙结构是农村自建房屋中抗震最不利建筑,木结构房屋抗震性能相对较好。房屋抗震性能不佳是此次地震震害较重的主要原因。     

新疆塔什库尔干塔吉克自治县地震极灾区地震烈度遥感快速评估研究

2017年5月11日,新疆维吾尔自治区喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县发生M_S5.5地震。为快速了解灾区灾情,本文基于无人机遥感技术获取的地震极灾区高分辨率影像数据,结合地震现场震害调查进行建筑物震害遥感解译,采用地震烈度遥感定量评估方法,进行极灾区地震烈度遥感评估。结果表明:灾区房屋结构类型主要包括土石木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构,倒塌和局部倒塌的房屋均为土石木结构房屋,安居富民房屋无一倒塌,遥感评估的塔县地震极灾区地震烈度为Ⅷ~Ⅸ度,比中国地震局公布的地震烈度略高,今后需根据新疆实际情况修正模型,为新疆地震烈度遥感快速评估工作服务。     

中国古木结构建筑基于位移的抗震加固方法研究

提出了古木结构建筑采用基于位移的抗震加固方法,通过限制水平地震作用下结构的最大侧移和最大滑移而防止结构倒塌,其中最大侧移限值由结构的最大水平惯性力及其自身抗倾覆条件确定,最大滑移限值为柱基础半径。根据最大侧移限值并考虑古木结构建筑的特殊性,确定了在罕遇地震作用下的目标位移角及相应的目标刚度。最后分析了构架刚度下对古木结构建筑侧移和滑移的影响,认为适当加大刚度对建筑是有利的。研究结果可为古木建筑的抗震加固提供科学依据。     

新疆塔什库尔干5.5级地震建筑结构震害

2017年5月11日新疆塔什库尔干5.5级地震给震区建筑结构造成了不同程度破坏。选择震区钢筋混凝土（RC）框架结构、砖混结构以及土石木结构等3类典型建筑结构,介绍了各类建筑结构地震破坏特点,分析了震害特征与破坏机理。结果表明:RC框架结构在地震中表现出了优异的抗震性能,即使在震中区,破坏也仅仅表现为非结构性破坏,如填充墙开裂和吊顶脱落等;砖混结构绝大多数抗震性能优良,仅震中区的少数建筑物发生了承重墙墙体开裂情况;土石木结构房屋抗震性能最差,地震破坏最为严重,是导致该次地震人员伤亡主要原因。建议地震高烈度设防区房屋建筑应采用抗震性能较好的RC框架结构和砖混结构,而抗震性能差的土石木建筑房屋应尽量避免继续建设和使用。结果可供类似地区房屋建设和建筑结构抗震设计等工作参考。     

2013年7月22日甘肃岷县漳县MS6.6地震灾害特点分析

2013年7月22日在甘肃省定西市岷县-漳县交界地区(34.5°N,104.2°E)发生MS6.6地震,造成95人死亡,中国地震局启动地震应急Ⅱ级响应.根据现场调查,这次地震最高烈度为Ⅷ度.震区建筑90％以上为土木结构和木结构,且多为老旧房屋,抗震性能差.加之震前灾区持续降雨,造成房屋地基和生土墙体支撑强度降低.与其他地震区相比,相同烈度下土木结构和木结构破坏比例偏大,砖结构和砖混结构破坏明显偏轻.降雨加上巨厚的黄土沉积,导致地震滑坡比较严重.由于这些原因,Ⅷ度区范围偏大,Ⅵ区也相对较大.甘肃定西是中国经济欠发达地区之一,土木结构和抗震性能较差的木结构房屋比例过大.震后重建中,建议以砖木结构和砖混结构为主重建灾区.     

中国木结构古建筑榫卯连接节点抗震性能研究进展

榫卯连接是中国木结构古代建筑的重要特征。在外荷载作用时,节点内部榫头与卯口之间会产生挤压、摩擦、弯曲、剪切等复杂的相互作用,其具有完全不同于现代结构的力学特性。由于在地震作用下,梁柱等构件一般会处于弹性工作状态,节点的抗震性能就决定了整个建筑的安全,因此该领域已成为古建筑保护工作的研究热点方向。对中国古代建筑榫卯节点抗震性能研究进展情况进行了梳理,并对其未来的发展趋势进行了总结和讨论。     

单围柱重檐攒尖木结构动力特性试验及地震响应分析

为研究单围柱重檐攒尖木结构的动力特性及地震响应,以西安兴庆宫五龙坛木结构建筑为例,对其进行原位动力试验,采用峰值拾取法与随机子空间法,分析了结构的前6阶自振频率、空间振型及阻尼比。考虑单围柱、榫卯连接、斗栱铺作、抹角梁架空间构造的特征,建立了单围柱重檐攒尖木结构有限元分析模型,计算得到结构的前6阶频率、振型及五龙坛原位试验结果吻合较好。结果表明：单围柱重檐攒尖木结构一阶自振频率在1.924～1.975 Hz之间,二阶自振频率在2.146～2.15 Hz之间,一、二阶振型分别为南北平动与东西平动;三阶自振频率在2.775～2.841 Hz之间,振型为扭转振动。输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州波地震激励,在罕遇地震作用下底层最大层间位移角为1/83,童柱层最大层间位移角为1/87。