古建筑木构件残损特征及其内部空洞的应力波无损检测

为了更准确地掌握古建筑木构件内部残损状况,在大量现场调研的基础上分析木构件残损特征和主要残损部位,采用FAKOPP应力波对榆木试件采取逆向试验,研究在不同形状、大小的空洞下应力波对空洞面积、空洞形状、波速衰减的数字采集情况.研究结果显示:随着空洞的不断扩大,检测面积与实际面积之间的误差值逐渐减小,最小误差可达4％,此外两者之间存在显著线性关系.FAKOPP应力波对空洞形状的识别较弱,当空洞位置为中部时,将二维平面检测图与反映Va、Vb、Vc、Vd、Ve波速线形图进行综合分析有利于对内部孔洞形状的判定以及空洞面积的参考.其中以Ve路径的波速最为稳定,当空洞达到截面面积1/2时,对比完整试件其波速衰减最高可达51.16％.研究成果有利于古建筑进行预防性保护以及将检测方法由定性转为量化分析,为实际工程的修缮加固方案提供有效数据支持.     

古建残损木梁受弯性能数值模拟研究

古建筑是我国珍贵的历史文化瑰宝.古建筑残损情况的准确分析和评估是科学、有效保护古建筑的前提和基础.文章采用数值模拟方法,研究了故宫东华门某残损三架梁在竖向荷载作用下的抗弯性能.结果表明:(1)该三架梁在现有承载条件下的竖向变形、拉应力、压应力、弯应力满足相关规定,但是剪应力峰值超出《规范》许可范围,造成三架梁下侧水平裂缝扩展;(2)三架梁底部的水平裂缝贯通横截面后,形成上下叠合梁,造成上段梁倾斜、歪闪,并在上段梁的跨中顶、底部产生拉、压破坏,从而加剧三架梁破坏.     

北京孔庙大成殿修缮设计

北京孔庙是全国重点文物保护单位之一,大成殿是庙院主体建筑,年久失修。本文即根据《文物保护法》、《古建筑木结构维护与加固技术规范》的规定要求,进行的大成殿修缮设计,内容涵概了建筑的形制、法式特征、残损现状及修缮做法、要求。     

扁钢加固古建筑木结构残损节点的性能分析与设计方法

基于扁钢加固残损榫卯节点的加固方式及破坏形态,对扁钢加固残损节点的受力性能进行分析.根据课题组进行的残损节点加固试验,提出扁钢加固古建筑木结构残损节点的抗弯承载力计算公式,给出合理的加固设计建议,为古建筑木结构的修缮加固提供理论依据.     

FRP板隐蔽式加固古建筑木梁的抗弯性能

为研究FRP板隐蔽式加固古建筑截面削弱型木梁的抗弯力学性能,设计了3组18根木梁试件的静力加载试验,比较了新构件替换残损构件与残损构件FRP板隐蔽式加固2种方式的加固效果,以及FRP板材的类型、厚度、加固长度对加固木梁抗弯性能的影响规律.研究结果表明:加固木梁抗弯极限承载力、抗弯刚度较模拟残损梁均显著提升;最优加固木梁的抗弯性能与健康梁相当.相同厚度的CFRP板加固木梁的抗弯性能优于GFRP板加固木梁; FRP板的厚度、加固长度与加固木梁的抗弯性能提高幅度成正比.在加固试件中木材、碳板胶以及FRP板的协同工作性能方面,GFRP板优于CFRP板.加固木梁截面应变沿梁截面高度方向的分布基本符合平截面假定.提出了FRP板加固木梁的抗弯极限承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.     

抗震结构多柔性层控制的概念与分析

本文初步阐述了抗震结构多柔性层控制的基本概念和思想.文中划分了多柔性层控制的布置类型,并通过一种主动开环控制方法对其进行了理论和计算分析.研究结果表明,多柔性层控制兼有隔震和控制双重作用,是一种新型的结构控制形式.     

基于木材弹塑性损伤本构的古建木结构残损梁柱构件损伤非线性分析

局部糟朽、虫蛀在古建筑梁柱构件中普遍存在,采用数值模拟方法分析其受力性能意义重大。在连续介质力学和损伤力学框架内,建立木材的弹塑性损伤本构模型,并基于ABAQUS的用户材料开发接口UMAT进行本构模型的二次开发,通过模拟已有文献中的三点受弯木梁试验,对本构模型的正确性进行验证。通过人工预制局部开槽的方式模拟实际古建筑木结构中梁柱构件的局部糟朽和局部虫蛀,基于所开发的本构模型建立有限元模型,并通过已有试验验证模型的正确性。结果表明：所建木材的弹塑性损伤本构模型和木梁、木柱的有限元模型可较好地反映残损梁柱构件在受力过程中的非线性受力和损伤演化行为。     

多层网络的结构与功能研究进展

该文对多层网络的研究现状与进展进行了综述.首先,介绍了不同类型多层网络的概念,描述了多层网络的数学模型构建;其次,根据多层网络的拓扑结构,分别从基本统计性质、节点重要性、社团结构、鲁棒性与动力学行为4个方面综述多层网络的研究进展;最后展望了多层网络的未来研究方向.     

隔震支座主要参数对基础隔震结构双向地震响应的影响

为研究不同场地类型隔震支座主要参数（等效水平刚度Kf、屈服前刚度K1和屈服力Qd）对基础隔震结构双向地震响应的影响,设计Kf、K1或Qd不同的18栋基础隔震结构,基于SAP2000软件,对各隔震结构分别在不同场地类型的4组地震动作用下的双向地震响应进行分析.结果表明,隔震支座参数对不同场地类型的基础隔震结构在双向地震作用下的加速度最大值和基底剪力最大值均有显著影响,但其对基础隔震结构隔震层位移最大值的影响需根据场地类型具体考虑;在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上,随着Kf、K1和Qd增大,基础隔震结构的加速度最大值和基底剪力最大值均呈明显的上升趋势,但对隔震层位移最大值的变化影响较小;在Ⅳ类场地上,不同隔震支座参数对隔震层位移最大值的影响较大,且有明显的规律性,即随着Kf、K1、Qd的增大,隔震层的位移峰值迅速减小,最大减幅达80％以上.     

五层粘接结构的断裂行为模拟研究

粘接技术已被广泛应用,断层及开裂失效是粘接结构常见的失效类型.建立了五层粘接结构模型,分别是被粘物体、粘接界面和粘接材料.分别对搭接结构和对接结构的不同断裂形式进行了模拟计算.结果表明,粘接界面内聚力强度小于或大于粘接材料强度,断裂出现在较弱粘接面上;粘接界面内聚力强度等于粘接材料层强度,粘接材料层与粘接界面均出现破坏;搭接结构的断裂方式与对接结构的断裂方式相同.本研究结果可用于工程实际的粘接强度分析.     

山地古建筑木结构抗震性能研究评述

山地古建筑木结构是中国古建筑的重要组成部分,因其柱底不等高约束而与平地古建筑木结构存在建筑布局、结构特点和抗震性能等方面的差异。近年的古建筑震害调查表明：高烈度区山地古建筑木结构的破坏程度一般重于平地古建筑木结构。为更好地保护山地古建筑木结构,阐述了山地古建筑木结构的基本概念,总结了山地古建筑木结构的建筑特点、结构形式和结构特点,根据多次古建筑震害调查结果,分析了山地古建筑木结构的基础破坏、柱脚滑移、榫卯破坏、柱架扭转、屋面破坏和构架垮塌等典型震害特征及其震害原因,并指出其与平地古建筑震害的异同,从动力特性、分析模型、抗震机理、破坏模式和加固方法等方面阐明了山地古建筑木结构抗震研究的关键科学问题,为后续抗震性能研究指明思路和方向。     

单层楼阁式木架动力与耗能性能试验研究

中国传统楼阁式木构由柱基层、柱架层、铺作层和屋架层组成,地震作用下各结构层间出现的非线性响应表明了楼阁式木构是一个高度非线性的结构体系,其中蕴含了丰富的减隔震机理,而整体楼阁式木架的抗震机理复杂且各结构层协调工作机制、动力及耗能性能尚未被完全揭示。为了探究楼阁式木架的动力及耗能性能,基于先前研究内容对1/16缩尺的观音阁单层木架简化模型进行了振动台试验。将三条地震波缩尺并调整地震动峰值加速度（PGA）后输入,分析木架在单向地震激励下的动力响应。试验结果表明,当输入地震动加速度较小时,三条地震波作用下木架响应都较小,当输入地震动加速度较大时,三条地震波作用下木架均会出现柱摇摆、柱脚滑移和柱脚提离等结构响应;木架层间位移角主要由柱架层提供,且随着PGA增大,铺作层层间位移占比减小,柱架层层间位移占比增大。基于试件位移响应和加速度响应,进而分析木架表现出的滞回特性,结果表明在柱摇摆前滞回曲线呈现较大初始刚度,在柱摇摆后滞回曲线呈现二阶刚度,在柱脚提离后滞回曲线呈现负刚度;同时对不同地震激励下的木架累积耗能及耗能占比进行了分析,结果表明,随PGA增大,柱脚摩擦滑移耗能占比越大,且PGA越大,柱架层摇摆耗能占比越大,铺作层耗能占比越小。     

5．12汶川地震中多层房屋典型震害规律研究

根据汶川地震房屋震害现场调查资料,总结了地震中多层房屋典型震害规律:砌体房屋主要为墙体发生剪切破坏;对底框架房屋,刚度比不同,导致房屋不同部位发生破坏;砌体-木屋架房屋,屋面破坏严重;混凝土框架房屋,破坏集中在填充墙以及混凝土柱头、柱脚;经过抗震设计的多层房屋震害明显轻于未经抗震设计的房屋。对如何提高建筑的抗震性能提出了若干建议,为今后房屋建筑抗震积累了经验。     

爆炸灾后建筑结构性能评价及修复加固研究进展

在爆炸荷载作用下,建筑结构会产生不同程度的损伤,甚至可能发生连续性倒塌。建筑结构性能评价是爆炸灾后重建阶段结构处置与修复加固方式选择的重要依据,是指在爆炸发生之后,考虑建筑爆炸损伤,对建筑结构的残余性能进行分析和评定。经过几十年的发展,建筑结构抗爆研究已经成为一个热门研究方向,许多学者开展了诸多相关研究,但现有研究成果大多为爆炸发生前的防护设计与分析。为了促进该领域更加全面深入的研究,为灾后重建工作提供技术支持,对爆炸灾后建筑结构性能评价涉及的一些关键问题进行详细的介绍与总结,并对可行修复加固技术的相关研究及应用进行总结与评述。经过多年发展,学者们建立了用于结构构件爆炸损伤评估的超压—冲量曲线和残余承载力评估公式,提出了建筑爆炸损伤等级及受灾区域划分方法,并在碳纤维布加固修复钢筋混凝土结构方面积累了丰富经验,但目前关于灾后建筑结构性能评定及修复的研究仍处于起步阶段,距离实际工程应用还有较大差距。     

尼泊尔文化遗产建筑震害特征及加固对策——以尼泊尔Ms 8.1级地震中3个杜巴广场为例

为研究尼泊尔地区加德满都谷地文化遗产建筑的结构特点和抗震性能,在Ms8.1级地震后进行了大量震害调查.砖木结构和砖石结构是谷地内加德满都、帕坦和巴德岗等3个杜巴广场文化遗产建筑的主要结构形式,介绍了两种结构的组成和特点,总结了砖墙破坏、木构件破坏、倾斜和倒塌等典型震害特征,并对其震害原因进行了分析,提出了文化遗产建筑震害等级划分标准,根据该标准,对文化遗产建筑的震害进行了分类和统计,得到两种结构震害等级所占的比例.结果表明,在52处砖木结构和16处砖石结构中,基本完好或轻微破坏的砖木结构比例仅为28.8%,而砖石结构仅为18.8%,其余为中等破坏、严重破坏或毁坏,砖木结构的抗震性能比砖石结构稍好.最后,结合文化遗产建筑的震害特征和保护原则,对其加固提出了几点对策.     

秦氏旧宅厅堂木构架体系动力性能分析

为了保护现存文物建筑并对其进行维修设计,以秦氏旧宅厅堂木构架建筑为研究对象,建立有限元模型并进行动力性能分析。采用模态分析探讨木构架体系的动力特性,对木构架进行罕遏地震作用下的动力时程分析。结果表明：结构第1阶振型的自振周期为2．1127S,体现木构架建筑的长周期特性;纵向刚度小于横向刚度;节点刚度对结构振动模态影响显著;随着梁架层高度的增加,各梁架层的位移峰值随之增大;各梁架层加速度峰值随着梁架高度增加有减小的趋势,层间动力放大系数均在1左右;榫卯连接起到耗能减震的作用,其中七架梁层处的榫卯结构耗能效果最为显著;所得研究成果可为同类木构架体系的保护、修缮提供技术支持。     

唐代殿堂型木构架抗侧力性能影响参数分析

唐代殿堂型木结构是中国最早的木结构建筑遗存,具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值.为深入研究此类木构架的抗侧力性能,建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型,探究斗拱-梁架一体化铺作层构造,柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响.结...     

长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析

为了研究长周期地震动作用下高层框架结构的抗震性能,利用地震损伤评估体系对高层结构进行损伤分析.在分析总结结构地震损伤模型的基础上,以一幢12层混凝土框架结构建筑为研究对象,利用振动台试验结果,采用数值模拟方法,从结构整体损伤和材料损伤2个层次进行了长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析,并与普通地震动作用下的结果进行了比较研究.结果表明：长周期地震动作用下结构的整体损伤指标明显大于普通地震动作用的结果,且混凝土损伤分布范围更广,为高层结构基于性能的抗震设计提供了参考.     

钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌破坏的研究现状与对策分析

总结了罕遇地震作用下结构倒塌破坏的研究现状,重点分析了建筑物倒塌破坏的系统性和不确定性,对比了不同的倒塌破坏准则和倒塌破坏分析方法,给出了建筑物倒塌的临界状态定义。研究结果表明：现有的倒塌破坏准则无法准确定义结构的倒塌破坏;时程分析法更为精确,且较少地引入了地震动随机性影响,更适于结构倒塌研究;建议的倒塌破坏区间能够更好地反映倒塌破坏特性;塑性变形集中是框架倒塌的主要原因,应重视柱端塑性铰发育导致的结构整体性能退化;相关研究成果可为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供理论基础。