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单檐歇山式古建筑抗震性能振动台试验
作者姓名:周乾  闫维明  纪金豹  杨娜
作者单位:大同大学历史与旅游文化学院;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室;故宫博物院;北京交通大学土木建筑工程学院
基金项目:国家自然科学基金优秀青年项目资助(51422801),国家自然科学基金资助(51278013),北京自然科学基金资助(8151003)
摘    要:为有效保护古建筑,采用振动台试验方法,研究了中国明清官式木构古建的抗震性能。以故宫某单檐歇山木构古建为对象,制作了1∶2缩尺比例模型。模型含浮放柱底、柱架、斗拱、歇山屋顶、墙体等所有构造,且施工工艺完全符合中国明清官式木构古建施工规定。通过施加白噪声激励,获得了模型的基频和阻尼比。通过施加不同强度等级的1940年El-Centro波,获得了模型典型节点的位移和加速度响应,讨论了模型的减震系数,评价了浮放柱底、榫卯节点、斗拱、屋顶、墙体等构造的抗震性能。结果表明:模型的振动形式表现为平面内的扭摆,其原因与歇山式屋顶质量分布不均密切相关。模型的震前基频为1.47Hz,阻尼比为4.6%。地震作用下,模型的位移及加速度响应曲线近似稳定、均匀。尽管屋顶构造则对地震力有一定放大作用,但浮放柱底、榫卯节点、斗拱等构造能发挥较好的耗能减震作用。对于不同构造而言,榫卯节点的减震性能最好,其减震系数可降至0.30;斗拱次之,其减震系数可降至0.53;而浮放柱底与柱顶石之间的摩擦耗能性能最弱,其减震系数最小值为0.66。墙体在地震波强度增大过程中发生倒塌,但不影响结构整体稳定性。因此,单檐歇山式木构古建具有良好的抗震性能。

关 键 词:单檐歇山  木结构  古建筑  抗震性能  振动台试验
收稿时间:2017-02-20
修稿时间:2017-03-26
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