太原永祚寺无梁殿的建筑形制及结构静力性能研究

本工作以太原永祚寺无梁殿为例,研究中国特有的建筑遗产类型——明代砖砌无梁殿的建筑形制和结构性能。首先采用三维激光扫描仪进行精确测绘,获得其准确的几何尺寸信息。然后结合历史文献资料,对该类型建筑遗产的建筑形制进行分析。另外,通过采用无损检测方法获得砖砌体的材料强度,结合精确测绘获得的几何尺寸信息,采用ANSYS有限元软件建模并对其受力性能进行了模拟分析,获得了该建筑在静力荷载作用下的结构性能。研究结论为该类型建筑遗产的加固修缮提供参考。     

基于能量方法的江浙地区抬梁式及穿斗式传统民居木构件重要性分析

为研究中国传统木构建筑的结构构件重要性排序问题,以江浙地区抬梁式和穿斗式两种典型的传统民居木结构类型为研究对象,基于能量方法采用构件属性改变后对结构整体应变能的单位体积改变率作为构件重要性的评价指标,运用有限元软件Ansys(16.0)开发了基于生死单元法和改变弹性模量法的构件重要性评价程序。分析结果表明,改变弹性模量法更适用于中国传统木构建筑的结构构件重要性分析。通过对抬梁式和穿斗式的单榀框架和整体框架在竖向荷载、水平地震荷载两种工况下的结构构件重要性的计算分析,得到了构件的重要性系数和排序,并提取出了抬梁式和穿斗式传统木构的关键构件。研究结果可以为确定传统木构建筑遗产在修缮施工、维护以及结构健康监测过程中需要重点关注的构件提供科学合理的理论依据。     

故宫灵沼轩残损分析及结构性能研究

故宫灵沼轩是我国最早建造的钢铁-砌体组合结构之一,目前损坏较为严重。为更好地保护和修缮该建筑,残损分析和结构性能研究是其修缮保护的科学基础。首先通过现场调研,对该建筑的残损状况进行分析,找出其显见的病害;然后通过精确测绘、材料检测及有限元模拟分析其结构性能,找出其隐在的病害;最后综合残损分析及结构性能分析结果,提出相应的保护措施建议。     

故宫灵沼轩的动力特性及抗震性能研究

故宫灵沼轩是我国最早建造的钢铁-砌体组合结构之一,具有重要的历史、艺术和科学价值。为了评估灵沼轩在地震作用下的结构安全状况,建立了灵沼轩结构的三维有限元模型,并对其进行了动力特性和地震时程分析,得出了其固有频率、模态振型、地震位移响应和地震应力响应。结果表明:灵沼轩整体结构布置对称性较高,扭转刚度较大,对抗震较为有利;在8度多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,灵沼轩的金属结构部分及砌体结构部分的顶点位移和层间位移角均符合现行规范要求,砌体结构部分的第三主应力响应均小于材料的抗压强度,不存在压溃风险。在8度多遇地震和设防地震作用下,砌体结构部分的第一主应力响应均小于材料的抗拉强度,结构不会发生拉裂。但在8度罕遇地震作用下,砌体结构的部分位置拉应力超过材料的抗拉强度,这些位置存在开裂危险。最后,综合动力特性和抗震性能分析的结果,提出了灵沼轩的抗震加固建议。