轴压作用下斗栱的精细化有限元模型研究

斗栱中斗与横栱之间的嵌压及摩擦作用是影响斗栱在轴压作用下力学性能的重要因素。基于木材的正交各向异性本构关系和Yamada-Sun强度准则,引入修正的库伦摩擦模型,开发了木材本构关系子程序及木材摩擦子程序,并将两种子程序联合编译形成用户子程序,使用该子程序建立了大式建筑单翘单昂柱头科斗栱的精细化分析模型。将精细化模型及不采用子程序的普通有限元模型与斗栱轴压试验进行对比分析,结果表明:精细化模型计算得到的荷载-位移曲线、各构件的内力和变形与试验结果更吻合,更能真实反映斗栱在轴压作用下的力学性能。     

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。